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.
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.
1.
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.
2.
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.
Entanglement
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.
Pengoperasian Data
Qubit
Komputer kuantum memelihara
urutan qubit. Sebuah qubit tunggal dapat mewakili satu, nol, atau, penting,
setiap superposisi quantum ini, apalagi sepasang qubit dapat dalam superposisi
kuantum dari 4 negara, dan tiga qubit dalam superposisi dari 8. 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). Komputer
kuantum yang beroperasi dengan memanipulasi qubit dengan urutan tetap gerbang
logika quantum. Urutan gerbang untuk diterapkan disebut algoritma quantum.
Sebuah
contoh dari implementasi qubit untuk komputer kuantum bisa mulai dengan
menggunakan partikel dengan dua putaran menyatakan: “down” dan “up”. Namun pada
kenyataannya sistem yang memiliki suatu diamati dalam jumlah yang akan kekal
dalam waktu evolusi dan seperti bahwa A memiliki setidaknya dua diskrit dan
cukup spasi berturut-turut eigen nilai , adalah kandidat yang cocok untuk
menerapkan sebuah qubit. Hal ini benar karena setiap sistem tersebut dapat dipetakan
ke yang efektif spin -1/2 sistem.
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.
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.
Sekaraqng 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 Shor
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.
Sebagai contoh Algoritma Shor yang paling sederhana adalah
menemukan faktor-faktor untuk bilangan 15, di mana
membutuhkan sebuah komputer kuantum dengan tujuh qubit. Para ahli
kimia mendesain dan menciptakan sebuah molekul yang memiliki tujuh
putaran nukleus. Nukleus dari lima atom fluorin dan dua atom karbon yang dapat
berinteraksi satu dengan yang lain sebagai qubit, dapat diprogram dengan
menggunakan denyut-denyut frekuensi radio dan dapat dideteksi melalui
peralatan resonansi magnetis nuklir (nuclear magnetic resonance, atau
NMR) yang mirip dengan yang banyak digunakan di rumah-rumah sakit dan
laboratorium-laboratorium kimia.
