DEFINISI
Quantum Computing atau dalam
bahasa Indonesia yaitu komputer kuantum yang merupakan komputer terobosan
terbaru dalam dunia teknologi komputer saat ini. Quantum computing adalah
komputer/alat hitung yang memanfaatkan fenomena-fenomena dari mekanika quantum,
seperti quantum superposition dan quantum entanglement dalam proses komputasi
data. komputer kuantum adalah jenis chip computer terbaru yang diciptakan
berdasarkan perkembangan mutakhir dari ilmu fisika dan ilmu matematika
quantum sehingga menciptakan chip yang lebih baik dari chip konvensioanal untuk
fungsi yang lebih baik lagi. Superpotition / super posisi yaitu dalam mekanika
kuantum, suatu partikel bisa berada dalam dua keadaan
sekaligus.
Entanglement adalah efek mekanik kuantum yang mengaburkan jarak
antara partikel individual sehingga sulit menggambarkan partikel tersebut
terpisah meski Anda berusaha memindahkan mereka. Bidang komputasi kuantum
pertama kali diperkenalkan oleh Richard Feynman pada tahun 1982. Meskipun
komputasi kuantum masih dalam masa pertumbuhan, percobaan telah dilakukan
dimana operasi komputasi kuantum dieksekusi pada sejumlah sangat kecil dari
qubit (quantum bit). Kedua penelitian praktis dan teoritis terus berlanjut, dan
pemerintah nasional dan lembaga pendanaan militer mendukung penelitian
komputasi kuantum untuk mengembangkan komputer kuantum untuk tujuan keamanan
baik sipil maupun nasional, seperti pembacaan sandi.Qubits yaitu kemampuan
untuk berada di berbagai macam keadaan.
Komputer kuantum memiliki potensi untuk
melaksanakan berbagai perhitungan secara simultan atau lebih rinci sehingga
jauh lebih cepat dari komputer digital. 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. Intinya komputer kuantum lebih baik kemampuannya dan lebih cepat
dibandingkan dengan komputer digital.
Komputer quantum dapat
jauh lebih cepat dari komputer konvensional pada banyak masalah, salah satunya
yaitu masalah yang memiliki sifat berikut:
1. Satu-satunya cara adalah menebak dan mengecek jawabannya berkali-kali
2. Terdapat n jumlah
jawaban yang mungkin
3. Setiap kemungkinan
jawaban membutuhkan waktu yang sama untuk mengeceknya
4. Tidak ada petunjuk
jawaban mana yang kemungkinan benarnya lebih besar: memberi jawaban dengan asal
tidak berbeda dengan mengeceknya dengan urutan tertentu.
Seperti tahun 2014
komputasi kuantum masih dalam masa pertumbuhan tetapi percobaan telah dilakukan
di mana operasi komputasi kuantum dieksekusi pada sejumlah sangat kecil dari
qubit. Kedua penelitian praktis dan teoritis terus, dan banyak pemerintah
nasional dan militer lembaga donor mendukung penelitian komputasi kuantum untuk
mengembangkan kuantum computer untuk tujuan keamanan baik sipil maupun
nasional, seperti kriptoanalisis.
Komputer kuantum skala
besar akan mampu memecahkan masalah tertentu jauh lebih cepat daripada komputer
klasik menggunakan yang terbaik saat ini dikenal algoritma, seperti faktorisasi
integer menggunakan algoritma “Shor” atau “simulasi kuantum system banyak
tubuh”.
SEJARAH
Ide mengenai komputer
kuantum pertama kali muncul pada tahun 1970-an oleh para fisikawan dan ilmuwan
komputer, seperti Charles H. Bennett dari IBM, Paul A. Benioffdari Argonne
National Laboratory, Illinois, David Deutsch dari University of Oxford, dan
Richard P. Feynman dari California Institute of Technology (Caltech).
Di antara para ilmuwan
tersebut, Feynman lah yang pertama kali mengajukan model yang menunjukkan bahwa
sebuah system kuantum dapat digunakan untuk melakukan komputasi. Lebihjauh,
Feynman juga menunjukkan bagaimana system tersebut dapat menjadi simulator bagi
fisika kuantum. Dengan kata lain, fisikawan dapat melakukan eksperimen fisika
kuantum melalui computer kuantum.
Pada tahun 1985,
Deutsch menyadari esensi dari komputasi oleh sebuah computer kuantum dan
menunjukkan bahwa semua proses fisika, secara prinsipil, dapat dimodelkan
melalui computer kuantum. Dengan demikian, computer kuantum memiliki kemampuan
yang melebihi computer klasik.
Setelah Deutsch
mengeluarkan tulisannya mengenai computer kuantum, para ilmuwan mulai melakukan
riset dibidang ini. Mereka mulai mencari kemungkinan penggunaan dari sebuah
computer kuantum. Pada tahun 1995, Peter Shor merumuskan sebuah algoritma yang
memungkinkan penggunaan computer kuantum untuk memecahkan masalah faktorisasi
dalam teori bilangan.
Hingga saat ini, riset
di bidang komputer kuantum terus dijalankan di seluruh dunia.Beberapa kendala
terus dicari pernyelesaiannya. Berbagai metode dikembangkan untuk memungkinkan
terwujudnya sebuah komputer yang memilki kemampuan yang luar biasa ini. Sejauh
ini, sebuah computer kuantum yang telah dibangun hanya dapat mencapai kemampuan
untuk memfaktorkan dua digit bilangan. Komputer kuantum ini dibangun pada tahun
1998 di Los Alamos, Amerika Serikat, menggunakan NMR (Nuclear Magnetic
Resonance).
ALGORITMA QUANTUM
COMPUTING
- Algoritma Shor adalah contoh lanjutan paradigma dasar (berapa banyak waktu komputasi diperlukan untuk menemukan faktor bilangan bulat n-bit?), tapi algoritma ini tampak terisolir dari kebanyakan temuan lain ilmu informasi quantum. Sekilas, itu cuma seperti trik pemrograman cerdik dengan signifikansi fundamental yang kecil. Penampilan tersebut menipu; para periset telah menunjukkan bahwa algoritma Shor bisa ditafsirkan sebagai contoh prosedur untuk menetapkan level energi sistem quantum, sebuah proses yang fundamental. Seiring waktu berjalan dan kita mengisi lebih banyak pada peta, semestinya kian mudah memahami prinsip-prinsip yang mendasari algortima Shor dan algoritma quantum lainnya dan, kita harap, mengembangkan algoritma baru.Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum untuk mencari database disortir dengan entri N di O ( N1 / 2 ) waktu dan menggunakan O ( log N ) ruang penyimpanan (lihat notasi O besar ) . Lov Grover dirumuskan itu pada tahun 1996 . Dalam model komputasi klasik , mencari database unsorted tidak dapat dilakukan dalam waktu kurang dari waktu linier (jadi hanya mencari melalui setiap item optimal ) .
- Algoritma Grover menggambarkan bahwa dalam model kuantum pencarian dapat dilakukan lebih cepat dari ini ; sebenarnya waktu kompleksitas O ( N1 / 2 ) adalah asimtotik tercepat mungkin untuk mencari database unsorted dalam model kuantum linear . Ini menyediakan percepatan kuadrat , seperti algoritma kuantum lainnya , yang dapat memberikan percepatan eksponensial atas rekan-rekan mereka klasik . Namun, bahkan percepatan kuadrat cukup besar ketika N besar . Seperti banyak algoritma kuantum , algoritma Grover adalah probabilistik dalam arti bahwa ia memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas tinggi . Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan mengulangi algoritma.
IMPLEMENTASI
Beberapa waktu lalu
para ilmuwan di Pusat penelitian di Almaden telah berhasil menjalankan
kalkulasi komputer-kuantum yang paling rumit hingga saat ini. Mereka berhasil
membuat seribu triliun molekul yang didesain khusus dalam sebuah tabung menjadi
sebuah komputer kuantum 7-qubit yang mampu memecahkan sebuah versi sederhana
perhitungan matematika yang merupakan inti dari banyak di antara system
kriptografis pengamanan data (data security cryptographic system).
Keberhasilan ini
memperkuat keyakinan bahwa suatu saat komputer-komputer kuantum akan mampu
memecahkan problem yang demikian kompleks yang selama ini tidak mungkin dapat
dipecahkan oleh super komputer-super komputer yang paling hebat meski dalam
tempo jutaan tahun sekalipun.
Dalam edisi jurnal
ilmiah Nature yang terbit beberapa waktu lalu, sebuah tim bersama-sama
mahasiswa tingkat graduate dari Unversitas Stanford melaporkan demonstrasi
pertama dari "AlgoritmaShor" sebuah metode yang dikembangkantahun
1994 oleh ilmuwan AT&T Peter Shor untuk menggunakan computer kuantum yang
futuristis untuk menemukan faktor-faktor dari sebuah bilangan.
Bilangan-bilangan yang diperkalikan satu dengan yang lain untuk memperoleh
bilangan asli. Saatini, pemfaktoran (factoring) sebuah bilangan besar masih
terlalu sulit bagi computer konvensional meskipun begitu mudah untuk
diverifikasi. Itulah sebabnya pemfaktoran bilangan besar ini banyak digunakan dalam
metode kriptografi untuk melindungi data.
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.
Referensi :
