Quantum Computation

Pengertian

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

• Ide mengenai komputer kuantum ini berasal dari beberapa fisikawan antara lain Charles H. Bennett dari IBM, Paul A. Benioff dari Argonne National Laboratory, Illinois, David Deutsch dari University of Oxford, dan Richard P. Feynman dari California Institute of Technology (Caltech).
• Pada awalnya Feynman mengemukakan idenya mengenai sistem kuantum yang juga dapat melakukan proses penghitungan. Fenyman juga mengemukakan bahwa sistem ini bisa menjadi simulator bagi percobaan fisika kuantum.
• Selanjutnya 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.
• Walaupun komputer kuantum masih dalam pengembangan, telah dilakukan eksperimen dimana operasi komputasi kuantum dilakukan atas sejumlah kecil Qubit. Riset baik secara teoretis maupun praktik terus berlanjut dalam laju yang cepat, dan banyak pemerintah nasional dan agensi pendanaan militer mendukung riset komputer kuantum untuk pengembangannya baik untuk keperluan rakyat maupun masalah keamanan nasional seperti kriptoanalisis.

Algoritma pada Quantum Computation

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.

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 Grover 

Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian linear klasik untuk list tak terurut. Algoritma Grover menggambarkan bahwa dengan menggunakan pencarian model kuantum, pencarian dapat dilakukan lebih cepat dari model komputasi klasik. Dari banyaknya algoritma kuantum, algoritma grover akan memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas yang tinggi. Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan mengulangi algoritma. Algoritma Grover juga dapat digunakan untuk memperkirakan rata-rata dan mencari median dari serangkaian angka, dan untuk memecahkan masalah Collision.

Algoritma Grover 

Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian linear klasik untuk list tak terurut. Algoritma Grover menggambarkan bahwa dengan menggunakan pencarian model kuantum, pencarian dapat dilakukan lebih cepat dari model komputasi klasik. Dari banyaknya algoritma kuantum, algoritma grover akan memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas yang tinggi. Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan mengulangi algoritma. Algoritma Grover juga dapat digunakan untuk memperkirakan rata-rata dan mencari median dari serangkaian angka, dan untuk memecahkan masalah Collision. 

Quantum Gates

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.

Cara Kerja Quantum Computing

Cara kerja quantum computer sendiri berbeda dengann komputer bisanya. Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit dalam komputer kuantum hal ini dilakukan dengan qubit(quantum bit) yang berarti jika di komputer biasa hanya mengenal 0 atau 1, dengan qubit sebuah komputer quantum dapat mengenal keduanya secara bersamaan dan itu membuat kerja dari komputer quantum itu lebih cepat dari pada komputer biasa.

Qubit

Qubit adalah hal-hal yang berkaitan dengan atom, ion, foton atau elektron yang bisa dikembangkan sebagai memori komputer dan prosesor. Superposisi qubit adalah apa yang berhubungan dengan istilah paralelisme. Menurut fisikawan David Deutsch, paralelisme ini memungkinkan sebuah komputer kuantum untuk bekerja pada satu juta perhitungan sekaligus, sementara laptop, tablet PC dan desktop PC yang Anda miliki sekarang hanya bekerja pada satu perhitungan. 

Sebuah komputer kuantum 30-qubit akan sama dengan kekuatan pemrosesan dari komputer konvensional yang bisa dijalankan pada 10 teraflops (triliunan operasi floating-point per detik). Padahal, komputer saat ini diukur dalam gigaflops (miliaran operasi floating-point per detik).

Untuk membuat sebuah komputer kuantum, para ilmuwan harus memikirkan cara melakukan pengukuran secara tidak langsung untuk mempertahankan integritas sistem. Dalam fisika kuantum, jika Anda menerapkan kekuatan luar untuk dua atom, dapat menyebabkan mereka menjadi terjerat, dan atom kedua dapat mengambil sifat-sifat atom pertama. Jadi jika dibiarkan saja, sebuah atom akan berputar ke segala arah. Dan para ilmuan telah menemukan yang disebut “Qubit Control”. Ilmuwan komputer mengontrol partikel mikroskopis yang bertindak sebagai qubit dalam komputer kuantum dengan menggunakan perangkat kontrol, dengan beberapa hal diantaranya;

Ion Traps, atau perangkap ion menggunakan bidang optik atau magnet (atau kombinasi keduanya).

Optics Traps, perangkap optik dengan menggunakan gelombang cahaya untuk menjebak dan kemudian mengontrol partikel.

Quantum dots, ini terbuat dari bahan semikonduktor dan digunakan untuk menampung dan memanipulasi elektron.

Semiconductor impurities, ini adalah hal-hal yang berhubungan dengan sesuatu yang tidak diinginkan. (mungkin ini disebut “memisahkan” sesuatu yang tidak ingin dipakai)

Superconducting circuits, memungkinkan elektron mengalir dengan hampir tidak ada hambatan pada suhu yang sangat rendah.

1. Ion Traps, atau perangkap ion menggunakan bidang optik atau magnet (atau kombinasi keduanya).
2. Optics Traps, perangkap optik dengan menggunakan gelombang cahaya untuk menjebak dan kemudian mengontrol partikel.
3. Quantum dots, ini terbuat dari bahan semikonduktor dan digunakan untuk menampung dan memanipulasi elektron.
4. Semiconductor impurities, ini adalah hal-hal yang berhubungan dengan sesuatu yang tidak diinginkan. (mungkin ini disebut “memisahkan” sesuatu yang tidak ingin dipakai)
5. Superconducting circuits, memungkinkan elektron mengalir dengan hampir tidak ada hambatan pada suhu yang sangat rendah.

 Entanglement

Entanglement sendiri masih bagian dari Quantum Computation. Entanglement adalah suatu teori mekanika quantum yang menggambarkan seberapa cepat dan betapa kuatnya keterhubungan partikel-partikel pada Quantum computer yang dimana jika suatu partikel diperlakukan "A" maka akan memberikan dampak "A" juga ke partikel lainnya.

Manfaat Quantum Computing

Lev Grossman menulis bahwa mesin D-Wave "sangat radikal dan aneh, orang masih mencoba untuk mencari tahu untuk apa dan bagaimana cara menggunakannya." Kita hidup di zaman Big Data, mengubur diri kita dalam kueri pencarian informasi, genom, pembelian kartu kredit, catatan telepon, transaksi ritel, media sosial, survei geologi, data iklim, video surveilans, rekomendasi film - dan D-Wave saja Kebetulan menjual "sekop baru yang sangat mengkilap."

The company has plenty of critics, some of whom claim its machines aren't quantum computers at all. And yet, the technology could herald radical changes for the following areas, to name a few:

1. Safer airplanes—Lockheed Martin merencanakan menggunakan D-Wave untuk perangkat lunak percobaan pesawat jets yang terlalu kompleks pada komputer lama.
2. Discover distant planets—Quantum komputer akan dapat menganalisa jumlah besar data yang dikumpulkan oleh teleskop dan mencari planet yang mirip seperti bumi.
3. Win elections—Kampanye akan menggali ke bagian markening untuk mendapatkan informasi terbaik dari minat memilih seseorang.
4. Boost GDP—Berdasarkan iklan pada quantum computation akan menstimulasi pengeluaran konsumen.
5. Detect cancer earlier—Model Cumputasi akan membantu bagaimana sebuah penyakit berkembang.
6. Help automobiles drive themselves—Google menggunakan quantum computer untuk mendesain software yang dapat membedakan mobil dari jalan.
7. Reduce weather-related deaths—Ramalan cuaca yang tepat akan memberikan waktu untuk menyiapkan diri dari suatu cuaca.
8. Develop more effective drugs—Dengan memetakan asam amino, seperti analisa DNA-data sequence, dokter akan menemukan dan mendesain obat berdasarkan keperluan perawatan yang efektif.