Kita pasti pernah mendengar istilah Quantum Computing dalam dunia teknologi, namun hanya sekedar definisi atau pengertian sekilas tentangnya. Dalam artikel ini saya mencoba untuk memberikan sekilas informasi tentang Quantum Computing beserta algoritma yang digunakan dan penerapannya dalam kehidupan. Selamat membacaaa . . .
Komputer Quantum adalah perangkat komputasi yang menggunakan langsung fenomena kuantum mekanik , seperti superposisi dan belitan , untuk melakukan operasi pada data. Quantum komputer berbeda dari komputer digital berdasarkan transistor . Komputer digital membutuhkan data yang akan dikodekan menjadi digit biner ( bit ) , yang masing-masing selalu dalam salah satu dari dua kemungkinan yang pasti ( 0 atau 1 ) , komputasi kuantum menggunakan qubit ( quantum bit ) , yang terdapat dalam superposisi kemungkinan. Sebuah model teoritis adalah mesin Turing quantum , juga dikenal sebagai komputer kuantum universal. Quantum komputer berbagi kesamaan teoritis dengan komputer non – deterministik dan probabilistik. Bidang komputasi kuantum pertama kali diperkenalkan oleh Yuri Manin pada tahun 1980 dan Richard Feynman pada tahun 1982 . Sebuah komputer kuantum dengan perputaran sebagai bit kuantum juga diformulasikan untuk digunakan sebagai kuantum ruang-waktu pada tahun 1969 .
Belitan adalah istilah yang digunakan dalam teori kuantum untuk menggambarkan cara bahwa partikel energi / materi dapat menjadi berkorelasi untuk berinteraksi satu sama lain terlepas dari seberapa jauh mereka. Beberapa partikel, seperti foton , elektron , atau qubit yang telah berinteraksi dengan masing-masing lainnya mempertahankan jenis koneksi dan dapat dijerat dengan saling berpasangan , dalam proses yang dikenal sebagai korelasi . Dapat mengetahui keadaan spin dari satu partikel terjerat, apakah arah spin adalah naik atau turun, memungkinkan seseorang untuk mengetahui bahwa spin pasangannya adalah dalam arah yang berlawanan adalah hal yang dapat dilakukan. Dalam fenomena superposisi, partikel diukur tidak memiliki arah spin tunggal sebelum diukur , tetapi secara bersamaan terdapat di kedua spin – up dan spin -down. Keadaan spin partikel yang diukur diputuskan pada saat pengukuran dan dikomunikasikan kepada partikel berkorelasi , yang sekaligus mengasumsikan arah spin yang berlawanan dengan yang ada pada partikel yang diukur. Belitan kuantum memungkinkan qubit yang dipisahkan oleh jarak yang luar biasa untuk berinteraksi satu sama lain sesegera mungkin , dalam komunikasi yang tidak terbatas pada kecepatan cahaya . Tidak peduli seberapa besar jarak antara partikel berkorelasi , mereka akan tetap terjerat selama mereka terisolasi.
Dalam komputasi kuantum dan model sirkuit kuantum perhitungan , gerbang kuantum adalah sirkuit kuantum dasar operasi pada sejumlah kecil qubit. Mereka adalah blok bangunan sirkuit kuantum , seperti gerbang logika klasik adalah untuk sirkuit digital konvensional . Tidak seperti banyak gerbang logika klasik dan logika kuantum gerbang reversibel. Namun, komputasi klasik dapat dilakukan dengan hanya menggunakan gerbang reversibel . Sebagai contoh, reversibel gerbang Toffoli dapat melaksanakan semua fungsi Boolea . Gerbang ini memiliki kuantum langsung, menunjukkan bahwa sirkuit kuantum dapat melakukan semua operasi yang dilakukan oleh sirkuit klasik . Quantum gerbang logika diwakili oleh matriks kesatuan. Gerbang kuantum yang paling umum beroperasi pada ruang-ruang satu atau dua qubit, seperti biasa gerbang logika klasik beroperasi pada satu atau dua bit . Ini berarti bahwa sebagai matriks , gerbang kuantum dapat dijelaskan oleh 2 × 2 atau 4 × 4 matriks kesatuan.
Algoritma Shor merupakan algoritma yang digunakan, dinamai oleh matematikawan Peter Shor. Adalah sebuah algoritma kuantum ( algoritma yang berjalan pada sebuah komputer kuantum ) untuk integer faktorisasi yang dirumuskan pada tahun 1994 untuk memecahkan masalah berikut : Mengingat integer N untuk menemukan faktor-faktor prima. Pada komputer kuantum menjalankan algoritma utuk mencari faktor integer N, algoritma Shor berjalan dalam waktu polinomial ( waktu yang dibutuhkan polinomial dalam log N , yang merupakan ukuran input ). Secara khusus dibutuhkan waktu O ( ( log N ) 3 ) , menunjukkan bahwa masalah faktorisasi integer dapat diselesaikan secara efisien pada komputer kuantum dan dengan demikian dalam BQP kelas kompleksitas. Hal ini lebih cepat dari algoritma klasik yang paling efisien yang telah kita kenal sebelumnya. Bekerja dalam waktu sub – eksponensial – tentang O ( E1.9 ( log N ) 1/3 ( log log N ) 2/3 ) . Efisiensi algoritma Shor adalah efisiensi kuantum Transformasi Fourier dan modular eksponensial oleh squarings berulang. Jika sebuah komputer kuantum dengan jumlah yang memadai qubit nya bisa beroperasi tanpa mengalah terhadap kebisingan dan fenomena decoherence kuantum lainnya , maka algoritma Shor dapat digunakan untuk memecahkan skema kriptografi kunci publik seperti skema RSA yang banyak digunakan. RSA didasarkan pada asumsi bahwa jumlah besar komputasi tidak layak . Sejauh yang diketahui , asumsi ini berlaku untuk klasik ( non – kuantum ) komputer. Namun, algoritma Shor menunjukkan bahwa terdapat ke-efisienan pada komputer kuantum yang ideal, sehingga mungkin layak untuk mengalahkan RSA dengan membangun sebuah komputer kuantum yang besar.
Penerapan Quantum COmputing :
Pada 19 Nov 2013 Lockheed Martin, NASA dan Google semua memiliki satu misi yang sama yaitu mereka semua membuat komputer kuantum sendiri. Komputer kuantum ini adalah superkonduktor chip yang dirancang oleh sistem D – gelombang dan yang dibuat di NASA Jet Propulsion Laboratories. NASA dan Google berbagi sebuah komputer kuantum untuk digunakan di Quantum Artificial Intelligence Lab menggunakan 512 qubit D -Wave Two yang akan digunakan untuk penelitian pembelajaran mesin yang membantu dalam menggunakan jaringan syaraf tiruan untuk mencari set data astronomi planet ekstrasurya dan untuk meningkatkan efisiensi searchs internet dengan menggunakan AI metaheuristik di search engine heuristical. A.I. seperti metaheuristik dapat menyerupai masalah optimisasi global mirip dengan masalah klasik seperti pedagang keliling, koloni semut atau optimasi swarm, yang dapat menavigasi melalui database seperti labirin. Menggunakan partikel terjerat sebagai qubit, algoritma ini bisa dinavigasi jauh lebih cepat daripada komputer konvensional dan dengan lebih banyak variabel. Penggunaan metaheuristik canggih pada fungsi heuristical lebih rendah dapat melihat simulasi komputer yang dapat memilih sub rutinitas tertentu pada komputer sendiri untuk memecahkan masalah dengan cara yang benar-benar cerdas . Dengan cara ini mesin akan jauh lebih mudah beradaptasi terhadap perubahan data indrawi dan akan mampu berfungsi dengan jauh lebih otomatisasi daripada yang mungkin dengan komputer normal
Lalu pada tahun 2000, IBM sudah membuat quantum computer dengan 5 qubits dengan atom sebagai prosesornya. dan D-Wave perusahaan komputer asal Vancouver, Canada merilis kabar bahwa pihaknya telah mampu untuk beroperasi dengan prinsip quantum yang jauh ebih cepat dari komputer yang ada saat ini. Komputer yang diberi nama “Orion” ini, menggunakan teknik cetakan rata yang sistematis, dipadukan dengan sebuah chip niobium superkonduksi dan suhu ultrarendah, dapat mengerjakan 16 qubit. Chip inti harus dingin hingga mendekati titik nol absolut (-125.15ºC), agar supaya dalam proses perhitungannya tetap dalam kondisi kuantum Perusahaan D-Wave menuturkan, bahwa komputer kuantum ini bisa mengoperasikan 64 ribu hitungan secara bersamaan, dan prototipe komputer kuantum yang diperlihatkannya pada 13 Februari 2007 merupakan komputer tipe bisnis yang pertama di dunia, di dalamnya ditanami chip kuantum yang dapat mengoperasikan 16 qubit.
Terima Kasih kepada :
http://komputermenarik.blogspot.com/
AnggaMaulana's Blog 