Nama : Ainur Rohmah Al Adawiyah
Kelas : 4IA04
Npm : 58414525
Quantum Computation
Komputasi kuantum adalah bidang studi difokuskan pada teknologi
komputer berkembang berdasarkan prinsip-prinsip teori kuantum , yang
menjelaskan sifat dan perilaku energi dan materi pada kuantum (atom dan
subatom) tingkat. Pengembangan komputer kuantum , jika praktis, akan menandai
lompatan maju dalam kemampuan komputasi jauh lebih besar daripada yang dari
sempoa ke modern superkomputer , dengan keuntungan kinerja di alam miliar kali
lipat dan seterusnya.
Komputer kuantum, mengikuti hukum fisika kuantum, akan
memperoleh kekuatan pengolahan yang besar melalui kemampuan untuk berada di
beberapa negara, dan untuk melakukan tugas-tugas menggunakan semua kemungkinan
permutasi secara bersamaa. Kini pusat penelitian di komputasi kuantum termasuk
MIT, IBM, Oxford University, dan Los Alamos National Laboratory.
Komputasi
kuantum telah lama terasa seperti salah satu teknologi yang 20 tahun lagi, dan
akan selalu demikian. Tapi tahun 2017 bisa menjadi tahun dimana lapangan
tersebut hanya menampilkan gambar penelitiannya saja.
Komputasi raksasa Google dan Microsoft baru-baru ini menyewa
sejumlah ahli, dan telah menetapkan tujuan yang menantang untuk tahun ini.
Ambisi mereka mencerminkan transisi yang lebih luas yang terjadi di
laboratorium penelitian dan pengembangan akademis: bergerak dari sains murni
menuju rekayasa.
Google mulai mengerjakan sebuah bentuk komputasi kuantum yang
memanfaatkan superkonduktivitas pada tahun 2014. Ia berharap tahun 2017 ini,
atau segera setelahnya, untuk melakukan perhitungan yang berada di luar bahkan
superkomputer ‘klasik’ paling kuat – sebuah tonggak yang sulit dipahami yang
dikenal sebagai supremasi kuantum. Saingannya, Microsoft, bertaruh pada konsep
yang menarik tapi belum terbukti, komputasi kuantum topologi, dan berharap bisa
melakukan demonstrasi teknologi pertama.
Entanglement
Entanglement merupakan keadaan dimana dua atom yang berbeda
berhubungan sedemikian hingga satu atom mewarisi sifat atom pasangannya.
“Entanglement adalah esensi komputasi kuantum karena ini adalah jalinan
kualitas yang berhubungan dengan lebih banyak informasi dalam bit kuantum
dibanding dengan bit komputing klasik,” demikian Andrew Berkley, salah satu
peneliti.
Para ahli fisika dari University of Maryland telah satu langkah
lebih dekat ke komputer kuantum dengan mendemonstrasikan eksistensi
entanglement antara dua gurdi kuantum, masing-masing diciptakan dengan tipe
sirkuit padat yang dikenal sebagai persimpangan Josephson. Temuan terbaru ini
mendekatkan jalan menuju komputer kuantum dan mengindikasikan bahwa
persimpangan Josephson pada akhirnya dapat digunakan untuk membangun komputer
supercanggih.
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.
Pengoperasian Data
Qubit
Proses komputasi dilakukan pada partikel ukuran nano yang
memiliki sifat mekanika quantum, maka satuan unit informasi pada Komputer
Quantum disebut quantum bit, atau qubit. Berbeda dengan bit biasa, nilai sebuah
qubit bisa 0, 1, atau superposisi dari keduanya. State dimana
qubit diukur adalah sebagai vektor atau bilangan kompleks. Sesuai tradisi
dengan quantum states lain, digunakan notasi bra-ket untuk
merepresentasikannya.
Pure qubit state adalah superposisi
liner dari kedua state tersebut. Lebih jelasnya, sebuah pure qubit
state dapat direpresentasikan oleh kombinasi linear dari state|0>
dan state |1> : Dengan α dan β adalah
amplitudo probabilitas yan dapat berupa angka kompleks. State
space dari sebuah qubit secara geometri dapat direpresentasikan Bloch
sphere
Bloch sphere adalah ruang 2 dimensi yang merupakan geometri
untuk permukaan bola. Dibandingkan bit konvensional yang hanya dapat beradai di
salah satu kutub, Qubit dapat berada dimana saja dalam permukaan bola. Untuk
penerapan fisiknya, semua sistem 2 level, selama ukurannya cukup kecil untuk
hukum mekanika quantum berlaku. Berbagai jenis implementasi fisik telah
dikemukakan, contohnya antara lain: polarisasi cahaya, spin elektron, muatan
listrik, dll.
Superposisi quantum adalah inti perbedaan antara qubit dengan
bit biasa. Dalam keadaan superposisi, sebuah qubit akan bernilai |0> dan
|1> pada saat bersamaan. Menurut interpretasi Copenhagen, bila dilakukan
pengukuran terhadap qubit, maka hanya akan muncul satu state saja. State
lainnya “kolaps” dalam arti hancur dan tidak mungkin diambil kembali.
Pemanfaatan sifat superposisi qubit ini adalah Paralellisme
Quantum. Paralelisme Quantum muncul dari kemampuan quantum register untuk
menyimpan superposisi dari base state. Maka setiap operasi
pada register berjalan pada semua kemungkinan dari superposisi secara simultan.
Karena jumlah state yang mungkin adalah 2n, dengn n adalah
jumlah qubit pada quantum register, kita dapat melakukan pada komputer quantum
satu kali operasi yang membutuh kan waktu eksponensial pada komputer
konvensional. Kelemahan dari metode ini adalah, semakin besar base state yang
bersuperposisi, semakin kecil kemungkinan hasil pengukuran dari nilai hasil
pengukuran tersebut benar. Kelemahan ini membuat pararellisme quantum tidak
berguna bila operasi dilakukan pada nilai yang spesifik. Namun kelemahan ini
tidak begitu berpengaruh pada fungsi yang memperhitungkan nilai dari semua
input, bukan hanya satu. Sebagaimana ditunjukkan pada Algoritma Shor.
Quantum Gate
Dalam komputasi kuantum dan khusus kuantum sirkuit model
komputasi, gerbang kuantum (atau Gerbang logika kuantum) adalah rangkaian dasar
kuantum yang beroperasi di sejumlah kecil qubits. Mereka adalah blok bangunan
dari kuantum sirkuit, seperti gerbang logik klasik sirkuit digital
konvensional.
Tidak seperti logika klasik pintu gerbang pada umumnya, logika kuantum
bersifat reversibel. Namun, komputasi klasik hanya dapat dilakukan dengan
menggunakan gerbang reversibel. Sebagai contoh, gerbang Toffoli reversibel
dapat melaksanakan semua fungsi Boolean. Gerbang ini memiliki penyetaraan
kuantum secara langsung, menampilkan bahwa sirkuit kuantum dapat melakukan
semua operasi yang dilakukan oleh sirkuit klasik.
Gerbang logik kuantum yang diwakili oleh kesatuan matriks.
Gerbang kuantum yang paling umum beroperasi pada ruang dari satu atau dua
qubits, seperti Gerbang logika klasik umum beroperasi pada satu atau dua bit.
Ini berarti bahwa sebagai matriks, gerbang kuantum dapat dijelaskan oleh 2 × 2
atau 4 × 4 kesatuan matriks.
Algoritma Shor
Algoritma Shor merupakan sebuah metode yang dikembangkan tahun
1994 oleh ilmuwan AT&T Peter Shor untuk menggunakan komputer kuantum
yang futuristis untuk menemukan faktor-faktor dari sebuah bilangan.
Bilangan-bilangan yang diperkalikan satu dengan yang lain untuk
memperoleh bilangan asli. Saat ini, pemfaktoran (factoring)
sebuah bilangan besar masih terlalu sulit bagi komputer konvensional meskipun
begitu mudah untuk diverifikasi. Itulah sebabnya pemfaktoran bilangan
besar ini banyak digunakan dalam metode kriptografi untuk melindungi data.
Referensi :
Postingan
0 komentar:
Posting Komentar