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.
Entanglement
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.
Pengoperasian Data Qubit
Sebuah qubit adalah unit dasar informasi dalam
sebuah komputer kuantum. Sementara sedikit dapat mewakili hanya satu dari dua kemungkinan
seperti 0 / 1, ya / tidak, qubit dapat mewakili lebih: 0 / 1, 1 dan 0,
probabilitas terjadinya setiap saat dikombinasikan dengan qubit lebih, dan
semua yang secara bersamaan. Secara umum komputer kuantum dengan qubit n
bisa dalam superposisi sewenang-wenang hingga 2 n negara bagian yang berbeda
secara bersamaan (ini dibandingkan dengan komputer normal yang hanya dapat di
salah satu negara n 2 pada satu waktu).
Untuk memanipulasi sebuah qubit, maka
menggunakan Quantum Gates (Gerbang Kuantum). Cara kerjanya yaitu sebuah gerbang
kuantum bekerja mirip dengan gerbang logika klasik. Gerbang logika klasik
mengambil bit sebagai input, mengevaluasi dan memproses input dan menghasilkan
bit baru sebagai output.
Quantum Gates
Quantum Gates adalah sebuah gerbang kuantum
yang dimana berfungsi mengoperasikan bit yang terdiri dari 0 dan 1 menjadi
qubits. dengan demikian Quantum gates mempercepat banyaknya perhitungan bit
pada waktu bersamaan. Quantum Gates adalah blok bangunan sirkuit kuantum,
seperti klasik gerbang logika yang untuk sirkuit digital konvensional.
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.
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.
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.
