Wednesday, May 3, 2017
Perkembangan teknologi komputer semakin
berkembang, komputer saat ini dengan semua kecanggihannya bekerja dengan
prinsip dasar yang sama seperti perangkat mekanik pada umumnya. Model komputasi
yang tampaknya tidak standar, seperti yang di dasarkan pada DNA, berbagi
prinsip dasar ini. Namun fisikawan telah menunjukkan bahwa hukum-hukum yang
menjelaskan alam bukan hanya hukum sederhana dari mekanika klasik. Hukum tersebut
adalah hukum-hukum fisika kuantum, dan hukum-hukum ini membuat kita berpikir
secara berbeda tentang komputasi.
Teori informasi dan teori kuantum adalah di antara
revolusi konseptual yang paling signifikan. Pemahaman akan teori-teori ini
menyebabkan kemajuan besar. Teknologi komputer kuantum sangat berbeda, untuk
operasi komputer kuantum menggunakan bit kuantum (qubit), dimana qubit memiliki
sifat kuartener.
Qubit adalah sebuah bit informasi yang dapat
menjadi 0 dan 1 secara bersamaan (keadaan superposisi). Dengan demikian, sebuah
komputer yang lebih banyak beroperasi dengan sebuah qubit daripada dengan bit
standar dapat melakukan perhitungan dengan menggunakan kedua nilai secara
bersamaan. Sebuah Qubyte, terdiri dari delapan qubit dan dapat memiliki semua
nilai dari 0 sampai 255 secara bersamaan.
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.
Sejarah
Quantum Computation
Pada tahun 1982 R.P. Feynman menyajikan
sebuah ide yang menarik yaitu bagaimana sistem kuantum dapat digunakan untuk
penalaran komputasi. Dia juga memberikan penjelasan bagaimana efek fisika
kuantum dapat disimulasikan oleh komputer kuantum tersebut. Hal tersebut
merupakan ide yang sangat menarik yang dapat digunakan untuk penelitian efek
kuantum masa depan. Setiap percobaan yang menyelidiki efek dan hukum fisika
kuantum adalah rumit dan mahal. Komputer Kuantum akan menjadi sebuah sistem
yang mampu melakukan percobaan tersebut secara permanen.
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
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.
Pada saat ini, model sirkuit komputer adalah
abstraksi paling berguna dari proses komputasi dan secara luas digunakan dalam
industri komputer desain dan konstruksi hardware komputasi praktis. Dalam model
sirkuit, ilmuwan komputer menganggap perhitungan apapun setara dengan aksi dari
sirkuit yang dibangun dari beberapa jenis gerbang logika Boolean bekerja pada
beberapa biner (yaitu, bit string) masukan. Setiap gerbang logika mengubah bit
masukan ke dalam satu atau lebih bit keluaran dalam beberapa mode deterministik
menurut definisi dari gerbang. dengan menyusun gerbang dalam grafik sedemikian
rupa sehingga output dari gerbang awal akan menjadi input gerbang kemudian,
ilmuwan komputer dapat membuktikan bahwa setiap perhitungan layak dapat
dilakukan.
Quantum Logic Gates, Prosedur berikut menunjukkan bagaimana cara untuk membuat
sirkuit reversibel yang mensimulasikan dan sirkuit ireversibel sementara untuk
membuat penghematan yang besar dalam jumlah ancillae yang digunakan.
- Pertama mensimulasikan gerbang di babak
pertama tingkat.
- Jauhkan hasil gerbang di tingkat d /
2 secara terpisah.
- Bersihkan bit ancillae.
- Gunakan mereka untuk mensimulasikan
gerbang di babak kedua tingkat.
- Setelah menghitung output,
membersihkan bit ancillae.
- Bersihkan hasil tingkat d / 2.
Sekarang kita telah melihat gerbang reversibel
ireversibel klasik dan klasik, memiliki konteks yang lebih baik untuk
menghargai fungsi dari gerbang kuantum. Sama seperti setiap perhitungan klasik
dapat dipecah menjadi urutan klasik gerbang logika yang bertindak hanya pada
bit klasik pada satu waktu, sehingga juga bisa setiap kuantum perhitungan dapat
dipecah menjadi urutan gerbang logika kuantum yang bekerja pada hanya beberapa
qubit pada suatu waktu.
Perbedaan utama adalah bahwa gerbang logika
klasik memanipulasi nilai bit klasik, 0 atau 1, gerbang kuantum dapat
sewenang-wenang memanipulasi nilai kuantum multi-partite termasuk superposisi
dari komputasi dasar yang juga dilibatkan. Jadi gerbang logika kuantum
perhitungannya jauh lebih bervariasi daripada gerbang logika perhitungan
klasik.
Algoritma pada Quantum Computing
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. Yang akan dibahas pada postingan ini
yaitu 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.
Implementasi Quantum
Computing
Pada 19 Nov 2013 Lockheed Martin, NASA dan
Google semua memiliki satu misi yang sama yaitu mereka semua membuat komputer
kuantum sendiri. Komputer kuantum ini adalah superkonduktor chip yang dirancang
oleh sistem D – gelombang dan yang dibuat di NASA Jet Propulsion Laboratories.
NASA dan Google berbagi sebuah komputer
kuantum untuk digunakan di Quantum Artificial Intelligence Lab menggunakan 512
qubit D -Wave Two yang akan digunakan untuk penelitian pembelajaran mesin yang
membantu dalam menggunakan jaringan syaraf tiruan untuk mencari set data
astronomi planet ekstrasurya dan untuk meningkatkan efisiensi searchs internet
dengan menggunakan AI metaheuristik di search engine heuristical.
A.I. seperti metaheuristik dapat menyerupai
masalah optimisasi global mirip dengan masalah klasik seperti pedagang
keliling, koloni semut atau optimasi swarm, yang dapat menavigasi melalui
database seperti labirin. Menggunakan partikel terjerat sebagai qubit,
algoritma ini bisa dinavigasi jauh lebih cepat daripada komputer konvensional
dan dengan lebih banyak variabel.
Penggunaan metaheuristik canggih pada fungsi
heuristical lebih rendah dapat melihat simulasi komputer yang dapat memilih sub
rutinitas tertentu pada komputer sendiri untuk memecahkan masalah dengan cara
yang benar-benar cerdas . Dengan cara ini mesin akan jauh lebih mudah
beradaptasi terhadap perubahan data indrawi dan akan mampu berfungsi dengan
jauh lebih otomatisasi daripada yang mungkin dengan komputer normal.
Kesimpulan
Kita perlu mengetahui bahwa realisasi
pembangunan komputer kuantum praktis hanya masalah waktu di masa depan. Gaya
pemrograman untuk komputer kuantum juga akan sangat berbeda. Komputer kuantum
mudah memecahkan aplikasi yang tidak dapat dilakukan dengan bantuan komputer
saat ini. Hal ini akan menjadi salah satu langkah terbesar dalam ilmu
pengetahuan dan niscaya akan merevolusi dunia komputasi praktis.
Sumber