PENGANTAR
QUANTUM COMPUTATION
A.
PENDAHULUAN
Komputer
kuantum adalah salah satu komputer yang belum sama sekali ada di dunia ini.
Karena ini merupakan komputer yang sangat mustahil di ciptakan. Tapi mungkin
saja ini bisa tercipta. Jika dikatakan, komputer kuantum hanya butuh waktu 20
menit untuk mengerjakan sebuah proses yang butuh waktu 1025 tahun pada komputer
saat ini, kita tentu akan tercengang. Hal inilah yang membuat para ilmuwan
begitu tertarik untuk mengembangkan kemungkinan terbentuknya komputer kuantum.
Meskipun hingga saat ini belum tercipta sebuah komputer kuantum yang
dibayangkan oleh para ilmuwan, kemajuan ke arah sana terus berlangsung. Bahkan
yang menarik, ternyata perkembangan komputer kuantum juga mengikuti apa yang
dikatakan oleh Gordan Moore sang Genius IBM “Kemampuan Prosesor akan meningkat
dua kali lipat dalam jangka waktu 18 bulan”. Jika hal ini benar, para ilmuwan
akan dapat membangun sebuah komputer kuantum hanya dalam waktu lima tahun ke
depan. Pengertian sederhana dari computer kuantum adalah jenis chip processor
terbaru yang diciptakan berdasar perkembangan mutakhir dari ilmu fisika (dan matematika)
quantum.
Quantum
Computation merupakan alat hitung yang menggunakan mekanika kuantum seperti
superposisi dan keterkaitan, yang digunakan untuk peng-operasi-an data.
Perhitungan jumlah data pada komputasi klasik dihitung dengan bit, sedangkan
perhitungan jumlah data pada komputer kuantum dilakukan dengan qubit.
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.
B. ENTANLEMENT
Entanglement
sendiri adalah keadaan dimana dua atom yang berbeda berhubungan sedemikian
hingga satu atom mewarisi sifat atom pasangannya. adanya entanglement kuantum
antara material keadaan padat dan foton adalah kemajuan penting untuk menghubungkan
kubit bersama dalam jaringan kuantum. Sebelumnya entanglement kuantum hanya
terjadi pada foton dan ion atau atom individual. Entanglement Kuantum, yang di
istilahkan “perbuatan sihir jarak jauh” oleh Albert Einstein, merupakan sifat
dasar mekanika kuantum. Entanglement memungkinkan informasi kuantum tersebar
dalam puluhan ribu kilometer, dan hanya dibatasi oleh seberapa cepat dan
seberapa banyak pasangan entanglement dapat bekerja dalam ruang.
C. Pengoperasian data bit
Qubit merupakan kuantum bit , mitra dalam komputasi kuantum
dengan digit biner atau bit dari komputasi klasik. Sama seperti sedikit adalah
unit dasar informasi dalam komputer klasik, qubit adalah unit dasar informasi
dalam komputer kuantum . Dalam komputer kuantum, sejumlah partikel elemental
seperti elektron atau foton dapat digunakan (dalam praktek, keberhasilan juga
telah dicapai dengan ion), baik dengan biaya mereka atau polarisasi bertindak
sebagai representasi dari 0 dan / atau 1. Setiap partikel-partikel ini dikenal
sebagai qubit, sifat dan perilaku partikel-partikel ini (seperti yang
diungkapkan dalam teori kuantum ) membentuk dasar dari komputasi kuantum. Dua
aspek yang paling relevan fisika kuantum adalah prinsip superposisi dan
Entanglement.
Superposisi, pikirkan qubit sebagai elektron dalam medan magnet.
Spin elektron mungkin baik sejalan dengan bidang, yang dikenal sebagai spin-up,
atau sebaliknya ke lapangan, yang dikenal sebagai keadaan spin-down. Mengubah
spin elektron dari satu keadaan ke keadaan lain dicapai dengan menggunakan
pulsa energi, seperti dari Laser - katakanlah kita menggunakan 1 unit energi
laser. Tapi bagaimana kalau kita hanya menggunakan setengah unit energi laser
dan benar-benar mengisolasi partikel dari segala pengaruh eksternal? Menurut
hukum kuantum, partikel kemudian memasuki superposisi negara, di mana ia
berperilaku seolah-olah itu di kedua negara secara bersamaan. Setiap qubit
dimanfaatkan bisa mengambil superposisi dari kedua 0 dan 1. Dengan demikian,
jumlah perhitungan bahwa komputer kuantum dapat melakukan adalah 2 ^ n, dimana
n adalah jumlah qubit yang digunakan. Sebuah komputer kuantum terdiri dari 500
qubit akan memiliki potensi untuk melakukan 2 ^ 500 perhitungan dalam satu
langkah. Ini adalah jumlah yang mengagumkan - 2 ^ 500 adalah atom jauh lebih
dari yang ada di alam semesta (ini pemrosesan paralel benar - komputer klasik
saat ini, bahkan disebut prosesor paralel, masih hanya benar-benar melakukan
satu hal pada suatu waktu: hanya ada dua atau lebih dari mereka melakukannya).
Tapi bagaimana partikel-partikel ini akan berinteraksi satu sama lain? Mereka
akan melakukannya melalui belitan kuantum.
D.
Quantum gates
Sebuah gerbang kuantum
(quantum atau gerbang logika) adalah dasar sirkuit kuantum yang beroperasi pada
sejumlah kecil qubit. Mereka adalah blok bangunan sirkuit kuantum,
seperti klasik gerbang logika adalah untuk sirkuit
digital konvensional.
Tidak seperti banyak gerbang logika klasik, logika kuantum gerbang reversibel. Namun, adalah mungkin untuk melakukan komputasi klasik menggunakan gerbang hanya reversibel. Sebagai contoh, reversibel gerbang Toffoli dapat melaksanakan semua fungsi Boolean. Gerbang ini memiliki setara kuantum langsung, menunjukkan bahwa sirkuit kuantum dapat melakukan semua operasi yang dilakukan oleh sirkuit klasik.
Quantum gerbang logika yang diwakili oleh matriks kesatuan. Gerbang kuantum yang paling umum beroperasi pada ruang satu atau dua qubit, seperti umum klasik gerbang logika beroperasi pada satu atau dua bit. Ini berarti bahwa sebagai matriks, gerbang kuantum dapat dijelaskan oleh 2 × 2 atau 4 × 4 matriks kesatuan.
Tidak seperti banyak gerbang logika klasik, logika kuantum gerbang reversibel. Namun, adalah mungkin untuk melakukan komputasi klasik menggunakan gerbang hanya reversibel. Sebagai contoh, reversibel gerbang Toffoli dapat melaksanakan semua fungsi Boolean. Gerbang ini memiliki setara kuantum langsung, menunjukkan bahwa sirkuit kuantum dapat melakukan semua operasi yang dilakukan oleh sirkuit klasik.
Quantum gerbang logika yang diwakili oleh matriks kesatuan. Gerbang kuantum yang paling umum beroperasi pada ruang satu atau dua qubit, seperti umum klasik gerbang logika beroperasi pada satu atau dua bit. Ini berarti bahwa sebagai matriks, gerbang kuantum dapat dijelaskan oleh 2 × 2 atau 4 × 4 matriks kesatuan.
E. Algoritma Shor
Algoritma Shor, dinamai matematikawan Peter Shor , adalah
algoritma kuantum yaitu 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 terhaadap bilanga 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.
sumber : http://randyap14.blogspot.co.id/?view=magazine
sumber : http://www.faktailmiah.com/2010/08/06/kemajuan-jaringan-kuantum-dengan-entanglement-foton-pada-kubit-keadaan-padat.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar