Newbie's Blog: Quantum Computing

Quantum Computing

Dalam bahasa Indonesia Quantum Computing yaitu komputer kuantum yang merupakan komputer yang memanfaatkan fenomena-fenomena dari mekanika quantum, seperti quantum superposition dan quantum entanglement, yang digunakan untuk pengoperasian data.

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

Secara sederhana, pengertian dari computer kuantum adalah jenis chip processor terbaru yang diciptakan berdasar perkembangan mutakhir dari ilmu fisika (dan matematika) quantum. Singkatnya, chip konvensional sekarang ini perlu diganti dengan yang lebih baik.

Jadi, komputer kuantum adalah merupakan suatu alat hitung yang menggunakan sebuah fenomena mekanika kuantum, misalnya superposisi dan keterkaitan, untuk melakukan operasi data. Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit; dalam komputer kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit.

Qubits

Dalam sebuah percobaan yang terkenal, cahaya dari satu sumber melewati dua celah, menciptakan sebuah pola interferensi pada layar. Bahkan ketika sumber cahaya hanya memancarkan satu foton pada suatu waktu, pola interferensi muncul. Standar teori kuantum mendalilkan bahwa setiap foton bergerak pada kedua jalur (path) sekaligus. Dengan demikian, partikel dapat berada di dua tempat pada saat yang sama. Dalam situasi tersebut, kita mengatakan bahwa posisi partikel berada dalam superposisi dari dua keadaan.

Dua jalur perjalanan partikel dapat mewakili dua keadaan dari sebuah bit, 0 dan 1. Dalam mekanika kuantum, apabila sistem memiliki dua atau lebih peluang yang memungkinkan, ia dapat menjelajahi mereka secara bersamaan. Setiap sistem dua keadaan, seperti jalur foton, dapat mewakili qubit. Dalam komputer kuantum, kita malah mungkin menggunakan dua orbit elektron dalam atom untuk mewakili qubit. Atom bisa eksis dalam superposisi dari 0 dan 1, mirip seperti lonceng yang dipukul dapat bergetar pada dua frekuensi yang berbeda secara bersamaan.

Perkembangan Quantum Computation

Quantum komputer bisa satu hari menggantikan chip silikon, sama seperti transistor sekali menggantikan tabung vakum. Tetapi untuk sekarang, teknologi diperlukan untuk mengembangkan seperti komputer kuantum berada di luar jangkauan kita. Sebagian besar penelitian dalam komputasi kuantum masih sangat teoritis.

Kuantum komputer paling maju belum terbebas dari memanipulasi lebih dari 16 qubit, yang berarti bahwa mereka jauh dari aplikasi praktis. Namun, potensi tetap bahwa komputer kuantum suatu hari bisa melakukan, cepat dan mudah, perhitungan yang sangat memakan waktu pada komputer konvensional. Kemajuan beberapa kunci telah dibuat dalam komputasi kuantum dalam beberapa tahun terakhir. Mari kita lihat beberapa komputer kuantum yang telah dikembangkan.

#1998

Los Alamos dan peneliti MIT berhasil menyebar qubit tunggal di tiga nuklir berputar dalam setiap molekul dari larutan cair dari alanin (asam amino yang digunakan untuk menganalisis pembusukan kuantum negara) atau trichloroethylene (hidrokarbon terklorinasi digunakan untuk koreksi kesalahan kuantum) molekul. Menyebar qubit membuat lebih sulit untuk korup, memungkinkan peneliti untuk menggunakan keterikatan untuk mempelajari interaksi antara negara sebagai metode tidak langsung untuk menganalisis informasi kuantum.

#2000

Pada bulan Maret, para ilmuwan di Los Alamos National Laboratory mengumumkan pengembangan sebuah komputer kuantum 7-qubit dalam setetes cair. Komputer kuantum menggunakan resonansi magnetik nuklir (NMR) untuk memanipulasi partikel dalam inti atom molekul trans-crotonic asam, cairan sederhana yang terdiri dari molekul terdiri dari hidrogen dan enam empat atom karbon. NMR ini digunakan untuk menerapkan pulsa elektromagnetik, yang memaksa partikel untuk berbaris. Partikel-partikel ini dalam posisi paralel atau berlawanan dengan medan magnet memungkinkan komputer kuantum untuk meniru informasi-encoding bit dalam komputer digital.

Para peneliti di IBM Almaden Research Center mengembangkan apa yang mereka klaim sebagai komputer kuantum yang paling canggih hingga saat ini dalam bulan Agustus. Sistem 5-qubit komputer kuantum dirancang untuk memungkinkan inti lima atom fluorin untuk berinteraksi satu sama lain sebagai qubit, dapat diprogram oleh pulsa frekuensi radio dan dapat dideteksi oleh instrumen NMR mirip dengan yang digunakan di rumah sakit (lihat Bagaimana Magnetic Resonance Imaging Bekerja untuk rincian). Dipimpin oleh Dr Isaac Chuang, tim IBM bisa memecahkan dalam satu langkah masalah matematika yang akan mengambil komputer konvensional siklus diulang. Masalahnya, yang disebut order-temuan, melibatkan menemukan periode fungsi tertentu, aspek khas dari masalah matematika yang terlibat dalam kriptografi.

#2001

Para ilmuwan dari IBM dan Stanford University berhasil menunjukkan Algoritma Shor pada komputer kuantum. Algoritma Shor adalah metode untuk mencari faktor prima dari angka (yang memainkan peran intrinsik dalam kriptografi). Mereka menggunakan komputer 7-qubit untuk menemukan faktor-faktor dari 15. Komputer dengan benar menyimpulkan bahwa faktor prima adalah 3 dan 5.

#2005

Institut Quantum Optics dan Quantum Informasi di Universitas Innsbruck mengumumkan bahwa para ilmuwan telah menciptakan qubyte pertama, atau serangkaian 8 qubit dengan menggunakan perangkap ion.

#2006

Para ilmuwan di Waterloo dan Massachusetts menemukan metode untuk kontrol kuantum pada sistem 12-qubit. Quantum kontrol menjadi lebih kompleks sebagai sistem mempekerjakan qubit lebih.

#2007

Perusahaan startup Kanada D-Wave menunjukkan komputer 16-qubit kuantum. Komputer memecahkan teka-teki sudoku dan masalah pola lain yang cocok. Perusahaan mengklaim akan menghasilkan sistem praktis pada tahun 2008. Skeptis percaya praktis komputer kuantum masih puluhan tahun pergi, bahwa sistem D-Wave telah menciptakan tidak terukur, dan bahwa banyak klaim di situs Web-D-Wave adalah tidak mungkin (atau setidaknya mungkin untuk mengetahui dengan pasti diberikan pemahaman kita mekanika kuantum).

Jika fungsional komputer kuantum dapat dibangun, mereka akan berharga dalam jumlah anjak besar, dan karena itu sangat berguna untuk decoding dan encoding informasi rahasia. Kalau orang yang akan dibangun hari ini, tidak ada informasi di Internet akan aman. Metode kami saat ini enkripsi sederhana dibandingkan dengan metode rumit mungkin dalam komputer kuantum. Quantum komputer juga bisa digunakan untuk mencari database besar dalam sebagian kecil dari waktu yang akan mengambil komputer konvensional. Aplikasi lain bisa termasuk menggunakan komputer kuantum untuk mempelajari mekanika kuantum, atau bahkan untuk merancang komputer kuantum lainnya.

Algoritma Quantum Computing

Algoritma Shor

Algoritma Shor adalah contoh lanjutan paradigma dasar (berapa banyak waktu komputasi diperlukan unt menemukan faktor bilangan bulat n-bit?), tapi algoritma ini tampak terisolir dr kebanyakan temuan lain ilmu informasi quantum. Sekilas, itu cuma spt trik pemrograman cerdik dengan signifikansi fundamental yg kecil. Penampilan tsb menipu; para periset tlh menunjukkan bahwa algoritma Shor bisa ditafsirkan sebagai contoh prosedur unt menetapkan level energi sistem quantum, sebuah proses yg fundamental. Seiring waktu berjalan & kita mengisi lebih banyak pada peta, semestinya kian mudah memahami prinsip-prinsip yg mendasari algortima Shor & algoritma quantum lainnya dan, kita harap, mengembangkan algoritma baru.

Algoritma Grover

Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum untuk mencari database disortir dengan entri N di O ( N1 / 2 ) waktu & memakai O ( log N ) ruang penyimpanan (lihat notasi O besar ) . Lov Grover dirumuskan itu pada tahun 1996 . dlm model komputasi klasik , mencari database unsorted tdk dpt dilakukan dlm waktu kurang dr waktu linier (jadi hanya mencari melalui setiap item optimal ) . Algoritma Grover menggambarkan bahwa dlm model kuantum pencarian dpt dilakukan lebih cepat dr ini ; sebenarnya waktu kompleksitas O ( N1 / 2 ) adalah asimtotik tercepat mungkin unt mencari database unsorted dlm model kuantum linear . Ini menyediakan percepatan kuadrat, spt algoritma kuantum lainnya, yg dpt memberikan percepatan eksponensial atas rekan-rekan mereka klasik . Namun, bahkan percepatan kuadrat cukup besar ketika N besar. spt banyak algoritma kuantum , algoritma Grover adalah probabilistik dlm arti bahwa ia memberikan jawaban yg benar dengan probabilitas tinggi . Kemungkinan kegagalan dpt dikurangi dengan mengulangi algoritma.

Perbedaan Komputer Kuantum dengan Kuantum Klasik

Memori komputer klasik merupakan string dari 0s dan 1s, dan ia mampu melakukan perhitungan hanya pada sekumpulan bilangan secara simultan. Memori komputer kuantum merupakan sebuah keadaan kuantum yang mrupakan superposisi dari bilangan-bilangan yang berbeda. Sebuah komputer kuantum dapat melakukan perhitungan klasik reversible secara bebas pada semua bilangan secara bersamaan. Pelaksanaan sebuah komputasi pada bilangan yang berbeda pada saat yang sama dan kemudian penginterferesian semua hasil untuk mendapatkan satu jawaban, menjadikan sebuah komputer kuantum jauh lebih kuat daripada komputer klasik (West, 2000).

Sepanjang sejarah komputasi, bit tetap merupakan unit komputasi dasar informasi. Mekanika kuantum memungkinkan pengkodean informasi dalam bit kuantum (qubit). Tidak seperti bit klasik, yang hanya bisa menyimpan nilai tunggal - baik 0 atau 1 - qubit dapat menyimpan baik 0 dan 1 pada saat yang sama. Selanjutnya, register kuantum 64 qubit dapat menyimpan nilai 264 sekaligus. Komputer Kuantum dapat melakukan perhitungan pada semua nilai-nilai ini pada saat yang sama. Namun, penggalian hasil dari perhitungan paralel masif telah terbukti sulit, membatasi jumlah aplikasi yang telah menunjukkan peningkatan kecepatan yang signifikan dibandingkan komputasi klasik. Paralelisme klasik juga dapat meningkatkan jumlah nilai yang ditangani secara bersamaan, tapi lama sebelum mencapai jumlah paralelisme yang dicapai oleh sebuah komputer kuantum, sebuah sistem klasik kehabisan ruang. Untuk sistem klasik, jumlah paralelisme meningkat dalam proporsi langsung dengan ukuran sistem.

Implementasi Quantum Computing

Pada tahun 2000, IBM sudah membuat quantum computer dengan 5 qubits dengan atom sebagai prosesornya. & D-Wave perusahaan komputer asal Vancouver, Canada merilis kabar bahwa pihaknya tlh mampu unt beroperasi dengan prinsip quantum yg jauh ebih cepat dr komputer yg ada saat ini.

Komputer yg diberi nama “Orion” ini, memakai teknik cetakan rata yg sistematis, dipadukan dengan sebuah chip niobium superkonduksi & suhu ultrarendah, dpt mengerjakan 16 qubit. Chip inti harus dingin hingga mendekati titik nol absolut (-125.15ºC), agar supaya dlm proses perhitungannya tetap dlm kondisi kuantum.

Perusahaan D-Wave menuturkan, bahwa komputer kuantum ini bisa mengoperasikan 64 ribu hitungan secara bersamaan, & prototipe komputer kuantum yg diperlihatkannya pada 13 Februari 2007 merupakan komputer tipe bisnis yg pertama di dunia, di dalamnya ditanami chip kuantum yg dpt mengoperasikan 16 qubit.

SUMBER :

http://ilmuti.org/wp-content/uploads/2014/05/Thiofany_Angelius_Dachi_Komputer_Kuantun.pdf

http://www.metode-algoritma.com/2013/02/algoritma-quantum.html

http://maya-ardiati-fst12.web.unair.ac.id/artikel_detail-117049-Prokom-Artikel%20Quantum%20Computing%20Dan%20Quantum%20Crypto.html

http://wahyuutomoputro.blogspot.co.id/2012/09/cara-kerja-quantum-computers.html

0 komentar :

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar ( Atom )

Newbie's Blog