NAMA : ESTI
WULANDARI
KELAS : 4IA12
NPM : 52411507
TUGAS
:
PENGANTAR KOMPUTASI MODERN
QUANTUM COMPUTATION
ABSTRAKSI
Teori
mekanika kuantum telah mampu diaplikasikan ke dunia informasi dan telah
menciptakan sebuah teori informasi kuantum dimana dalam teori ini bitbit
diganti dengan kubit. Kubit mempunyai beberapa sifat counterintuitive yang
mampu menghadirkan metode pemrosesan informasi baru yang lebih kompleks dan
sensitif namun sangat berguna untuk penghematan dan keamanan data. Dalam Tugas akhir ini diteliti salah satu kegunaan sistem
kuantum yaitu dalam hal penghematan data storage dengan metoda Schumacher yang
akan dibandingkan dengan sistem klasik yakni Rice coding. Salah satu keunggulan
dalam komputasi kuantum adalah adanya kemampuan state kuantum untuk bersuperposisi,
sehingga mampu menghadirkan state lebih untuk jumlah kubit-kubit yang sama
dengan bit-bit klasik. Komparasi yang akan dilakukan adalah antara hasil
kompresi kuantum dengan kompresi klasik dengan terlebih dahulu menganalisa
karakteristik datadata keluaran untuk masing-masing metode. Pada kompresi
klasik dipilih metode Rice Coding sedangkan untuk kompresi kuantum dipilih
metode kompresi Schumacher, keduanya merupakan kompresi lossless dan untuk
source messagenya dipilih data berupa file “*.txt” yang mengharuskan kompresi
lossless juga. Parameter-parameter yang dianalisa dan dibandingkan untuk sisi
pengirim adalah pada rasio dan waktu kompresi sedangkan untuk sisi penerima
adalah akurasi dan waktu dekompresinya. Dari hasil simulasi dan analisa pada
tugas akhir ini, didapatkan data yang menunjukkan bahwa keunggulan sistem
kuantum pada kecepatan komputasi, karena adanya sifat paralelisme kuantum,
tidak bisa menjamin komputasi kuantum selalu menghasilkan rasio kompresi yang
lebih baik dari komputasi klasik. [1].
PENDAHULUAN
Pada kesempatan kali ini kita akan
membahas tentang Quantum Computation,
tentang apa itu dan untuk apa digunakannya quantum computation. Alat untuk melakukan quantum
computation adalah quantum komputer, yang digunakan untuk melakukan perhitungan
yang menggunkan langsung dari kuantum mekanik fenomena, seperti superposisi dan
belitan, untuk melakukan operasi pada data.
Komputasi
kuantum sendiri adalah sebuah bidang studi yang difokuskan pada sebuah teknologi komputer yang berkembang
berdasarkan prinsip-prinsip teori kuantum , yang menjelaskan sifat dan perilaku
energi dan materi pada kuantum (atom dan subatom). Pengembangan komputer
kuantum sendiri akan menandai kemajuan yang pesat dalam kemampuan komputasi
seperti sekarang memakai sempoa lalu memakai modern superkomputer . Komputer
kuantum dalam teorinya mengikuti hukum fisika kuantum . kini tempat-tempat yang
merupakan tempat penelitian seperti MIT,
IBM, Oxford University, dan Los Alamos National Laboratory. Unsur-unsur penting
dalam komputasi kuantum dikembangkan oleh paull bennioff yang bekerja di
Argonne National Labs, dia mempunyai teori tentang komputer klasik menggunakan
beberapa teori kuantum. Tapi secara umum yang diketahui adalah David Deutsch
dari Universitas Oxford yang memberikan dorongan penting dalam pelaksanaan
penelitian komputer quantum ini. Hal ini bermula pada tahun 1984 dimana dia
berada di dalam konferensi teori komputasi dan bertanya tentang kemungkinan
untuk merancang sebuah komputer yang hanya berdasarkan teori kuantum[2].
PEMBAHASAN
Quantum
Computing
Quantum Computing atau dalam Bahasa
Indonesia disebut Komputer Kuantum yang merupakan sebuah komputer dengan
trobosan baru dalam teknologi komputer yang ada saat ini. Komputer Kuantum
dapat didefinisikan sebagai komputer yang memanfaatkan fenomena-fenomena dari
mekanika quantum, seperti quantum superposition dan quantum entanglement dalam
proses komputasi data.
Mengutip dari Wikipedia Komputer
kuantum adalah alat hitung yang menggunakan sebuah fenomena mekanika kuantum,
misalnya superposisi dan keterkaitan, untuk melakukan operasi data. Dalam
komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit; dalam komputer kuantum, hal
ini 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.
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).
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[3].
Perbedaan
komputer klasik dengan komputer quantum
Pada sebuah
komputer
klasik
memiliki
memori
terdiri
dari
bit, dimana tiap bit
mewakili
salah
satu
atau
nol. Sebuah komputer
kuantum
mempertahankan
urutan
qubit. Sebuah qubit tunggal dapat mewakili
satu, nol, atau, krusial.
Sebuah contoh dari implementasi qubit untuk komputer kuantum bisa mulai dengan menggunakan partikel dengan dua negara spin: "down" dan "up" (biasanya ditulis | {\ downarrow} \ rangle dan | {\ uparrow} \ rangle, atau | 0 {\ rangle} dan | 1 {\ rangle}). Namun pada kenyataannya sistem apapun yang memiliki Z kuantitas diamati yang disimpan dalam evolusi waktu dan seperti yang Z memiliki setidaknya dua diskrit dan cukup spasi eigenvalues berturut-turut, merupakan kandidat yang cocok untuk melaksanakan suatu qubit. Hal ini benar karena setiap sistem tersebut dapat dipetakan ke sistem spin-1 / 2 efektif.
Perkembangan
Sebuah contoh dari implementasi qubit untuk komputer kuantum bisa mulai dengan menggunakan partikel dengan dua negara spin: "down" dan "up" (biasanya ditulis | {\ downarrow} \ rangle dan | {\ uparrow} \ rangle, atau | 0 {\ rangle} dan | 1 {\ rangle}). Namun pada kenyataannya sistem apapun yang memiliki Z kuantitas diamati yang disimpan dalam evolusi waktu dan seperti yang Z memiliki setidaknya dua diskrit dan cukup spasi eigenvalues berturut-turut, merupakan kandidat yang cocok untuk melaksanakan suatu qubit. Hal ini benar karena setiap sistem tersebut dapat dipetakan ke sistem spin-1 / 2 efektif.
Perkembangan
Setiap Computing apapun pasti mempunyai
model yang penting, begitu juga dengan quantum coomputing. quantum computing
mempunyai Empat model utama
yang penting
dan praktis,
dianataranya adalah:
- gerbang kuantum array (the quantum gate array )
- komputer kuantum satu arah (the one-way quantum computer)
- adiabatik komputer kuantum (the adiabatic quantum computer )
- komputer kuantum topologi (the topological quantum computer ) [4].
Entanglement
Entanglement adalah efek mekanik kuantum yang
mengaburkan jarak antara partikel individual sehingga sulit menggambarkan
partikel tersebut terpisah meski kita berusaha memindahkan mereka. Entanglement
sendiri merupakan esensi komputasi kuantum karena ini adalah jalinan kualitas
yang berhubungan dengan lebih banyak informasi dalam bit kuantum dibanding
dengan bit komputing klasik, seperti yang dikatakan oleh seorang peneliti
bernama Andrew Berkley. Temuan teori baru ini membantu jalan dalam pembuatan
komputer kuantum semakin dekat, dan akan ada komputer supercanggih yang akan bisa dibuat.
Pengoperasian
Data Qubit
Ilmu informasi quantum dimulai dengan menggeneralisir
sumberdaya fundamental informasi klasik bit menjadi bit quantum, atau qubit.
Sebagaimana biat adalah objek ideal yang bisa di abstraksi seperti dari prinsip
fisika klasik, dan qubit sendiri adalah objek kuantum ideal yang biasa d
abstraksi menggunakan prinsip mekanika kuantum. Bit sendiri bisa
direpresentasikan seperti kawasan magnetik pada cakram, voltase pada sirkuit,
atau tanda grafit yang dibuat pensil pada kertas. Bit sendiri digambarkan
statusnya 0 atau 1. Begitu pula dengan qubit yang digambarkan oleh status
kuantumnya, dua status quantum potensial untuk qubit ekuivalen dengan 0 dan 1
bit klasik. Status-status qubit ekuivalen dengan titik-titik di permukaan bola,
di mana 0 dan 1 sebagai kutub selatan dan utara. Kontinum status antara 0 dan 1
membantu perkembangan banyak atribut luar biasa informasi quantum.
Quantum
Gates
Untuk melakukan manipulasi informasi yang ada dalam qubit, dilakukan menggunakan gerbang quantum (quantum gates). 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. Gerbang logika kuantum mengambil dalam qubit yang bisa eksis dalam keadaan superposisi, ini membuka dimensi baru seluruh kemungkinan solusi dan output.
Algoritma
Shor
Sebuah komputer klasik tidak sama dengan komputer
kuantum, tidak hanya dalam hal kecepatan saja namun juga dalam hal pemrosesan
data. Sebuah komputer kuantum dapat mensimulasikan proses yang tidak bisa
dilakukan komputer klasik. Sistem logika kuantum berbeda dengan apa sistem
logika yang selama ini dipakai yaitu sistem logika yang dikembangkan oleh
aristoteles. Dengan sistem logika yang baru ini para ilmuwan harus memikirkan
sebuah algoritma yang berbeda untuk melakukan pemrosesan informasi, dan ini
adalah inti yang sebenarnya dari komputer kuantum. Beberapa algoritma yang
telah dikembangkan dan berhasil adalah algoritma shor yang ditemukan oleh peter
shor pada tahun 1955. Lewat Algoritma Shor ini sebuah komputer kuantum dapat
memecahkan sebuah kode rahasia yang selama ini digunakan untuk melakukan
pengamanan dalam pengiriman data. Dan kode ini pun disebut RSA, Jika data
dikirimkan menggunakan kode ini data akan lebih aman, karena kode RSA ini tidak
dapat dipecahkan dalam waktu yang singkat[2].
PENUTUP
Kemajuan teknologi dibidang komputer semakin cepat,
processor yang ada pada saat ini hampir mencapai perkembangan yang maksimal,
sehingga jumlah transistor yang ditanamkan pada sebuah processor semakin padat.
Maka dari itu, para ilmuan mengembangkan teknologi baru bernama quantum
computing, dengan adanya quantum computing ini, kecepatan komputer bisa
beberapa kali lipat dari komputer digital biasa, sehingga quantum computing
bisa dibilang merupakan sebuah teknologi masa depan di dunia teknologi
komputer.
REFERENSI
[1] http://openlibrary.telkomuniversity.ac.id/pustaka/90741/simulasi-dan-perbandingan-antara-kompresi-kuantum-menggunakan-metode-schumacher-dengan-kompresi-klasik-menggunakan-metode-rice-coding.html,
tanggal akses 28 Maret 2015.
[2] http://ryansemox.blogspot.com/2013/06/pengantar-quantum-computation.html, tanggal akses 28 Maret 2015.
[3] http://haidahnur.blogspot.com/2014_05_01_archive.html,
tanggal akses 28 Maret 2015.
[4] http://dhenyx.blogspot.com/, tanggal
akses 28 Maret 2015.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar