Pendahuluan
Quantum Computation atau komputer kuantum
adalah alat hitung yang menggunakan mekanika kuantum seperti superposisi dan
keterkaitan, yang digunakan untuk peng-operasi-an data. Kuantum komputer
berbeda dari komputer tradisional yang didasarkan pada transistor. Perbedaan
komputer kuantum dengan komputer klasik adalah pada sebuah komputer klasik
memiliki memori terdiri dari bit, dimana tiap bitmewakili salah satu atau nol.
Sedangkan sebuah komputer kuantum mempertahankan urutan qubit.Sebuah qubit
tunggal dapat mewakili satu, nol, atau, krusial. Prinsip dasar komputer kuantum
adalah bahwa sifat kuantum dari partikel dapat digunakan untuk mewakili data
dan struktur data, dan bahwa mekanika kuantum dapat digunakan untuk melakukan
operasi dengan data ini. Dalam hal ini untuk mengembangkan komputer dengan
sistem kuantum diperlukan suatu logika baru yang sesuai dengan prinsip kuantum.
Ide mengenai komputer kuantum ini berasal dari
beberapa fisikawan antara Richard P. Feynman dari California Institute of
Technology (Caltech). Pada awalnya Feynman mengemukakan idenya mengenai sistem
kuantum yang juga dapat melakukan proses penghitungan. Fenyman juga
mengemukakan bahwa sistem ini bisa menjadi simulator bagi percobaan fisika
kuantum. Selanjutnya para ilmuwan mulai melakukan riset mengenai sistem kuantum
tersebut, mereka juga berusaha untuk menemukan logika yang sesuai dengan sistem
tersebut. Sampai saat ini telah dikemukaan dua algoritma baru yang bisa
digunakan dalam sistem kuantum yaitu algoritma shor dan algoritma grover.
Walaupun komputer kuantum masih dalam
pengembangan, telah dilakukan eksperimen dimana operasi komputasi kuantum
dilakukan atas sejumlah kecil Qubit. Riset baik secara teoretis maupun praktik
terus berlanjut dalam laju yang cepat, dan banyak pemerintah nasional dan
agensi pendanaan militer mendukung riset komputer kuantum untuk pengembangannya
baik untuk keperluan rakyat maupun masalah keamanan nasional seperti
kriptoanalisis.
Telah dipercaya dengan sangat luas, bahwa
apabila komputer kuantum dalam skala besar dapat dibuat, maka komputer tersebut
dapat menyelesaikan sejumlah masalah lebih cepat daripada komputer biasa.
Komputer kuantum berbeda dengan komputer DNA dan komputer klasik berbasis
transistor, walaupun mungkin komputer jenis tersebut menggunakan prinsip
kuantum mekanik. Sejumlah arsitektur komputasi seperti komputer optik walaupun
menggunakan superposisi klasik dari gelombang elektromagnetik, namun tanpa
sejumlah sumber kuantum mekanik yang spesifik sepertiketerkaitan, maka tak
dapat berpotensi memiliki kecepatan komputasi sebagaimana yang dimiliki oleh
komputer kuantum.
Entanglement
Entanglement adalah efek mekanik kuantum yang
mengaburkan jarak antara partikel individual sehingga sulit menggambarkan
partikel tersebut terpisah meski Anda berusaha memindahkan mereka. Contoh dari
quantum entanglement: kaitan antara penentuan jam sholat dan quantum
entanglement. Mohon maaf bagi yang beragama lain saya hanya bermaksud memberi
contoh saja. Mengapa jam sholat dibuat seragam? Karena dengan demikian secara
massal banyak manusia di beberapa wilayah secara serentak masuk ke zona
entanglement bersamaan.
Pengertian lain dari Quantum entanglement
adalah bagian dari fenomena quantum mechanical yang menyatakan bahwa dua atau
lebih objek dapat digambarkan mempunyai hubungan dengan objek lainnya walaupun
objek tersebut berdiri sendiri dan terpisah dengan objek lainnya. Quantum
entanglement merupakan salah satu konsep yang membuat Einstein mengkritisi
teori Quantum mechanical. Einstein menunjukkan kelemahan teori Quantum
Mechanical yang menggunakan entanglement merupakan sesuatu yang “spooky action
at a distance” karena Einstein tidak mempercayai bahwa Quantum particles dapat
mempengaruhi partikel lainnya melebihi kecepatan cahaya. Namun, beberapa tahun
kemudian, ilmuwan John Bell membuktikan bahwa “spooky action at a distance”
dapat dibuktikan bahwa entanglement dapat terjadi pada partikel-partikel yang
sangat kecil.
Penggunaan quantum entanglement saat ini
diimplementasikan dalam berbagai bidang salah satunya adalah pengiriman
pesan-pesan rahasia yang sulit untuk di-enkripsi dan pembuatan komputer yang mempunyai
performa yang sangat cepat.
Quantum
Gates
Quantum Gates adalah
sebuah gerbang kuantum yang berfungsi mengoperasikan bit yang terdiri dari 0
dan 1 menjadi qubits. Cara kerja Gerbang kuantum mirip dengan gerbang logika
klasik. Gerbang logika klasik mengambil bit sebagai input, mengevaluasi dan
memproses input dan menghasilkan bit baru sebagai output. Gerbang logika
kuantum mengambil dalam qubit yang bisa eksis dalam keadaan superposisi, ini
membuka dimensi baru seluruh kemungkinan solusi dan output.
Dalam komputer kuantum
dan khususnya model rangkaian kuantum perhitungan, sebuah quantum gates atau
quantum logic gates adalah dasar kuantum sirkuit operasi pada sejumlah kecil
qubit. Mereka adalah blok bangunan sirkuit kuantum, seperti logic gates klasik
untuk sirkuit digital konvensional.
Algoritma
Shor
Algoritma Shor adalah
suatu teori dimana komputer kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang
digunakan untuk mengamankan pengiriman data. Kode ini disebut kode RSA. Jika
disandikan melalui kode RSA, data yang dikirimkan akan aman karena kode RSA
tidak dapat dipecahkan dalam waktu yang singkat. Selain itu, pemecahan kode RSA
membutuhkan kerja ribuan komputer secara paralel sehingga kerja pemecahan ini
tidaklah efektif.
Algoritma Shor yang dinamai
oleh matematikawan Peter Shor , adalah algoritma kuantum yang merupakan suatu
algoritma yang berjalan pada komputer kuantum yang berguna untuk faktorisasi
bilangan bulat. Algoritma Shor dirumuskan pada tahun 1994. Inti dari
algoritma ini merupakan bagaimana cara menyelesaikan faktorisasi terhadap
bilangan interger atau bulat yang besar.
Efisiensi algoritma Shor
adalah karena efisiensi kuantum Transformasi Fourier , dan modular
eksponensial. Jika sebuah komputer kuantum dengan jumlah yang memadai qubit
dapat beroperasi tanpa mengalah kebisingan dan fenomena interferensi kuantum
lainnya, algoritma Shor dapat digunakan untuk memecahkan kriptografi kunci
publik skema seperti banyak digunakan skema RSA. Algoritma Shor terdiri dari
dua bagian:
– Penurunan yang bisa
dilakukan pada komputer klasik, dari masalah anjak untuk masalah
ketertiban-temuan.
– Sebuah algoritma
kuantum untuk memecahkan masalah order-temuan.
Hambatan runtime dari
algoritma Shor adalah kuantum eksponensial modular yang jauh lebih lambat
dibandingkan dengan kuantum Transformasi Fourier dan pre-/post-processing
klasik. Ada beberapa pendekatan untuk membangun dan mengoptimalkan sirkuit
untuk eksponensial modular. Yang paling sederhana dan saat ini yaitu pendekatan
paling praktis adalah dengan menggunakan meniru sirkuit aritmatika konvensional
dengan gerbang reversibel , dimulai dengan penambah ripple-carry. Sirkuit
Reversible biasanya menggunakan nilai pada urutan n ^ 3, gerbang untuk n qubit.
Teknik alternatif asimtotik meningkatkan jumlah gerbang dengan menggunakan
kuantum transformasi Fourier , tetapi tidak kompetitif dengan kurang dari 600
qubit karena konstanta tinggi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar