Quantum Computing
Konsep Quantum Computation
Quantum Computation adalah jenis komputasi baru berdasarkan
mekanika kuantum yang berhubungan dengan dunia fisik yang bersifat
probabilistik dan tidak dapat diprediksi. Mekanika kuantum memunculkan model komputasi
kuantum (quantum computing) yang memiliki lebih banyak potensi untuk
memecahkan masalah yang tidak dapat diselesaikan oleh model yang dihasilkan
mekanika klasik. Untuk menyimpan dan memanipulasi informasi, komputasi kuantum menggunakan
bit kuantum mereka sendiri yang disebut “Qubit”. Komputer yang menggunakan
jenis komputasi kuantum dikenal dengan Komputer Kuantum (quantum computer).
Pada komputer kuantum, partikel subatomik seperti atom, elektron, foton, dan
ion digunakan sebagai bit bersama dengan informasi putaran dan keadaannya.
Mereka dapat dilapiskan dan dapat memberikan lebih banyak kombinasi. Oleh
karena itu, komputer kuantum dapat berjalan secara paralel menggunakan memori
secara efisien dan karenanya lebih kuat. Komputasi kuantum adalah satu-satunya
model yang dapat melanggar tesis Church-Turing dan dengan demikian komputer
kuantum dapat bekerja secara eksponensial lebih cepat daripada komputer klasik.
Entanglement Quantum
Entanglement dalam mekanika kuantum adalah fenomena
fisika di mana dua atau lebih objek kuantum secara inheren terkait sedemikian
rupa sehingga ukuran untuk suatu aturan memiliki kemungkinan untuk menjadi
ukuran pada aturan lainnya. Dengan kata lain, sepasang atau sekelompok partikel
saling berinteraksi sehingga keadaan kuantum setiap partikel tidak dapat
dicirikan secara independen dari keadaan partikel lain dalam kelompok yang sama
bahkan ketika mereka dipisahkan oleh jarak yang jauh.
Pengoperasian Data Qubit
Qubit merupakan kuantum bit yang terdiri dari digit
biner atau bit dari komputer klasik. Dalam komputer kuantum, qubit
direpresentasikan sebagai partikel-partikel seperti elektron dan foton. Dua
aspek yang paling relevan dalam fisika kuantum adalah prinsip superposisi dan entanglement.
Qubit digunakan sebagai unit bilangan terkecil dalam komputasi kuantum
dengan menggunakan reversible gate untuk memproses qubit dan menghasilkan
keluaran yang diinginkan. Sebuah qubit memiliki kemungkinan untuk memiliki dua
nilai yaitu 0 dan 1. Suatu keadaan di mana suatu qubit memiliki probabilitas
untuk berada di state 0 dan 1 secara bersamaan disebut Quantum Superposition.
Quantum Gates
Quantum Gates atau Gate logika kuantum merupakan alat yang melakukan
operasi gabungan yang benar pada qubit yang terpilih dan pada waktu yang juga
tepat. Jaringan kuantum adalah sebuah alat yang
terdiri dari gate logika kuantum yang langkah komputasionalnya
disinkronisasikan dengan waktu. Output dari sejumlah gate dihubungkan oleh
sejumlah kabel mengarah ke input lainnya. Ukuran jaringan adalah jumlah gate
didalamnya.
A.) Hadamard Gate
Hadamard Gate merupakan gate kuantum yang paling umum. Gate kuantum ini
merupakan gate qubit tunggal H melakukan transformasi gabungan yang
dikenal dengan istilah Transformasi Hadamard.
Gambar diatas merupakan representasi dari matriks Hadmard yang ditulis dalam basis komputasional {|0 >,|1 >.
B.) Fase Shift Gate
Gate Hadamard dan gate shift bisa digabungkan untuk membangun
jaringan berikutnya (dengan ukuran 4) yang menghasilkan keadaan nyata yang
paling umum dari qubit tunggal (sampai ke fase global), konsekuensinya, gate Hadamard
dan gate shift sudah cukup untuk membangun operasi gabungan apapun pada qubit
tunggal.
C.) C-Note Gate
Supaya bisa melibatkan dua (atau lebih qubit) kita harus memperpanjang
daftar Gate kuantum menjadi gate dua qubit. Gate dua qubit yang paling terkenal
adalah NOT kontrol (C-NOT), juga dikenal sebagai XOR atau gate pengukuran. Gate
tersebut melompat ke target kedua jika qubit kontrol pertama adalah |1> dan
tidak bisa melakukan apa-apa jika qubit kontrolnya adalah |0>. Gate tersebut
diwakili oleh matriks gabungan.
D.) Control-U Gate
Secara umum, dua
jenis qubit gate control secara keseluruhan membentuk control U, untuk sejumlah
tranformasi gabungan qubit tunggal U. Control U gate mengaplikasikan identitas
transformasi ke qubit yang lebih rendah ketika qubit control berada dalam
keadaan |1>. Peta gate |0>|y> ke |0>|y>.
Gate Hadamard, semua shift gate, dan C-NOT, membentuk sebuah set universal
gate, yaitu jika C-NOT dan Hadamard dan semua shift gate lainnya tersedia lalu
operasi gabungan gate n apapun bisa disimulasikan dengan O(4n
n) seperti gate BBC95.
Algoritma Shor
Pada tahun 1994, Peter Shor menemukan bahwa dua masalah yang sangat
penting dapat diselesaikan secara efisien dalam komputer kuantum. Kedua masalah
tersebut adalah menemukan faktor prima dari bilangan bulat besar dan masalah
logaritma diskrit. Kedua masalah ini tidak memiliki solusi waktu polinomial di
komputer klasik. Dari hasil yang diperoleh oleh Shor, terdapat indikasi kuat
bahwa komputer kuantum lebih kuat daripada mesin Turing, bahkan mesin Turing
probabilistik.
Algoritma Shor untuk memfaktorkan bilangan bulat besar adalah salah satu
algoritma yang paling menonjol di bidang komputasi kuantum. Kapasitas algoritma
Shor mampu memecahkan kode kriptografi yang banyak digunakan seperti sistem
kunci publik RSA.
Keuntungan Algoritma Shor adalah algoritma ini lebih cepat dalam
memfaktorkan bilangan besar dan dapat memecahkan masalah yang tidak mungkin
diselesaikan dengan komputer klasik.
Daftar Pustaka
https://www.intechopen.com/chapters/73811
https://www.academia.edu/9643403/Kajian_Tentang_Komputer_Kuantum_Sebagai
https://www.researchgate.net/publication/283333255_A_Compare_between_Shor's_Quantum_Factoring_Algorithm_and_General_Number_Field_Sieve
http://sites.apam.columbia.edu/courses/apph4903x-2018/Shor_Presentation.pdf
https://kc.umn.ac.id/14888/4/BAB_II.pdf
Komentar
Posting Komentar