QUANTUM COMPUTATION
KONSEP QUANTUM
COMPUTATION
Quantum
Computation juga dapat didefinisikan sebagai suatu bidang studi yang fokus
terhadap teknologi komputer yang sedang berkembang berdasarkan prinsip teori
quantum. Selain itu Quantum Computation adalah sebuah komputer yang
memanfaatkan fenomena dari mekanika quantum. Konsep dasar yang diterapkan dalam
Quantum Computation ini adalah :
·
Quantum
Superposition
Quantum Computation memanfaatkan fenomena ‘aneh’ yang
disebut sebagai superposisi. Dalam mekanika kuantum, suatu partikel bisa berada
dalam dua keadaan sekaligus. Inilah yang disebut keadaan superposisi. Dalam
komputer kuantum, selain 0 dan 1 dikenal pula superposisi dari keduanya. Ini
berarti keadaannya bisa berupa 0 dan 1, bukan hanya 0 atau 1 seperti di komputer
digital biasa. Komputer kuantum tidak menggunakan Bits tetapi QUBITS (Quantum
Bits). Karena kemampuannya untuk berada di bermacam keadaan (multiple states),
komputer kuantum memiliki potensi untuk melaksanakan berbagai perhitungan
secara simultan sehingga jauh lebih cepat dari komputer digital.
·
Quantum
Entanglement
Ada satu fenomena ‘aneh’
lain dari mekanika kuantum yang juga dimanfaatkan dalam teknologi komputer
kuantum: Entanglement Quantum entanglement adalah salah satu fenomena
paling unik di dunia Quantum Fisika. Fenomena ini memungkinkan dua atom untuk
mempunyai properti yang sama atau berlawanan satu sama lain, tanpa adanya
interaksi diantara keduanya. Jadi meskipun jarak memisahkan dua atom itu,
keduanya akan tetap terhubung seketika seolah ada sinyal yang mampu
mempengaruhi keadaan mereka yang bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya.
CARA KERJA
ENTANGLEMENT QUANTUM
Jika dua atom mendapatkan gaya tertentu (outside
force) kedua atom tersebut bisa masuk pada keadaan ‘entangled’. Atom-atom yang
saling terhubungkan dalam entanglement ini akan tetap terhubungkan walaupun
jaraknya berjauhan. Analoginya adalah atom-atom tersebut seperti sepasang
manusia yang punya ‘telepati’. Jika yang satu dicubit, maka pasangannya (di
mana pun ia berada) akan merasa sakit. Perlakuan terhadap salah satu atom
mempengaruhi keadaan atom pasangannya. Jika yang satu memiliki spin up (kita
baru bisa mengetahuinya setelah melakukan pengukuran) maka kita langsung
mengetahui bahwa pasangannya pasti memiliki spin down tanpa kita perlu
mengukurnya kembali. Ini melambangkan sistem komunikasi yang super cepat.
Komunikasi menggunakan komputer kuantum bisa mencapai kecepatan yang begitu
luar biasa karena informasi dari satu tempat ke tempat lain dapat ditransfer
secara instant. Begitu cepatnya sehingga terlihat seakan-akan mengalahkan
kecepatan cahaya.
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.
TEKNIK
PENGOPERASIAN DATA QUBIT
Perhatikan
dua contoh binary berikut ini: 011 dan 111. Binary pertama adalah 3 dan binary
ke dua adalah 7. Secara umum, tiga digit angka tersebut ditulis dengan 
= 8 dalam konfigurasi yang berbeda yang
mewakili integer 0 sampai 7. Namun, tiga digit angka yang tersimpan tersebut
hanya mampu menyimpan satu angka pada suatu keadaan waktu. Qubit pada sistem
quantum yang ditulis Boolen dengan angka 0 dan 1 diwakili oleh suatu ketetapan
kuantum normal dan orthogonal mutual yang dinyatakan dengan {|0>,|1>}.
Kedua bentuk tersebut membentuk sebuah basis komputasional dan yang lain
ditulis sebagai superposisi yaitu α|0> + β|1> dimana α dan β dalam hal
itu adalah
. Qubit adalah tipikal sistem mikroskopik,
misalnya : atom, nuclear spin dan polarisasi photon. Kumpulan dari qubit n
dinamakan sebuah register quantum yang berukuran n. Kita asumsikan bahwa
informasi disimpan dalam bentuk binary register. Sebagai contoh angka 6
diwakili oleh |1> ⨂
|1> ⨂ |0>. Pada bentuk
notasi yang rapi, |a> merupakan produk tensor 
dimana ai ∈{0,1}
dan mewakili sebuah register kuantum yang dengan nilai
Ada
macam keadaan, yang mewakili semua binary dari
panjang n atau angka dari 0 sampai
dan kesemuanya membentuk basis
komputatisional yang baik. Pada contoh berikut ai ∈
(a adalah binary string dengan dengan panjang
n) menyatakan bahwa |a>termasuk ke dalam basis komputasional. Sehingga
guantum register angka 3 bisa menyimpan angka 3 atau 7 tersendiri, |0> ⨂ |1> ⨂ |1> ≡ |011> ≡
|3>, dan |1> ⨂
|1> ⨂ |1> ≡ |111> ≡
|7>. Namun, bisa juga menyimpan keduanya sekaligus. Bagaimana kalau kita
ambil qubit pertama, dan daripada menempatkannya ke dalam |0> ataupun
|1>, kita siapkan superposisi
, kemudian didapatkan:
Pada
kenyataannya, kita bisa menyiapkam register ini ke dalam superposisi dengan
semua delapan angka -- sangatlah cukup untuk meletekkan setiap qubit ke dalam
superposisi sehingga,
Yang
juga bisa ditulis ke dalam binary berikut: (konstanta normalisasi 2 − 3 / 2
diabaikan),
Atau
dalam notasi desimal seperti :
Atau
secara sederhana seperti:
TEKNIK QUANTUM
GATES
Quantum Gates / Gerbang
Quantum merupakan sebuah aturan logika / gerbang logika yang berlaku pada
quantum computing. Prinsip kerja dari quantum gates hampir sama dengan gerbang
logika pada komputer digital. Jika pada komputer digital terdapat beberapa
operasi logika seperti AND, OR, NOT, pada quantum computing gerbang quantum
terdiri dari beberapa bilangan qubits, sehingga quantum gates lebih susah untuk
dihitung daripada gerang logika pada komputer digital.
Quantum
logic gates, pada prosedur berikut menunjukan bagaimana cara untuk membuat
sirkuit reversible yang mensimulasikan dan sirkuit inversible sementara untuk
membuat penghematan yang besar dalam jumlah ancillae yang digunakan. Berikut
prosesnya :
·
Simulasikan
gerbang dibabak tingkat pertama
·
Jauhkan
hasil gerbang di tingkat 2 secara terpisah
·
Bersihkan
bit ancillae
·
Gunakan
mereka untuk mensimuasikan gerbang di babak kedua tingkat
·
Setelah
menghitung output, membersihkan bit ancillae
·
Bersihkan
hasil tingkat 2
TEKNIK ALGORITMA
SHOR
Algoritma yang ditemukan oleh Peter Shor pada tahun
1995. Dengan menggunakan algoritma ini, sebuah komputer kuantum dapat
memecahkan sebuah kode rahasia yang saat ini secara umum digunakan untuk
mengamankan pengiriman data. Kode yang disebut kode RSA ini, 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 bergantung pada hasil dari teori
bilangan. Hasil ini adalah: fungsi periodik. Dalam konteks algoritma Shor, n
akan menjadi bilangan yang akan difaktorkan. Jika dua bilangan tersebut adalah
coprime itu berarti bahwa pembagi umumnya adalah 1. Perhitungan fungsi ini
untuk jumlah eksponensial, dari itu akan mengambil waktu eksponensial pada
komputer klasik. Algoritma Shor memanfaatkan paralelisme kuantum untuk
melakukan jumlah eksponensial operasi dalam satu langkah.
DAFTAR PUSTAKA
Makalah Quantum Computation :
https://www.slideshare.net/cyberbebek/quantum-computation-249721274
Jurnal Generic Kajian Tentang Komputer Kuantum Sebagai
Pengganti Komputer Konvensional Di Masa Depan :
https://core.ac.uk/download/pdf/296780434.pdf
Quantum Computation, Entanglement, Pengoperasian Data
Qubit, Quantum Gates dan Algoritma Shor : https://helmifadhiel.wordpress.com/2018/04/17/quantum-computation-entanglement-pengoperasian-data-qubit-quantum-gates-dan-algoritma-shor/
Komentar
Posting Komentar