Quantum Computation

1.      Pendahuluan

Quantum Computation adalah bidang studi yang difokuskan pada teknologi komputer berkembang berdasarkan prinsip-prinsip teori kuantum, yang menjelaskan sifat dan perilaku energi dan materi pada tingkat kuantum (atom dan subatom).

Quantum Computer adalah alat untuk perhitungan yang menggunakan secara langsung fenomena dari mekanik kuantum, seperti superposisi dan belitan , untuk melakukan operasi pada Data. Cara kerja quantum computer sendiri berbeda dengan komputer baisanya. Jika dalam komputasi klasik jumlah data dihitung dengan bit, dalam komputer kuantum hal ini dilakukan dengan qubit (quantum bit). Jika di komputer biasanya hanya mengenal 0 atau 1, dengan qubit sebuah komputer quantum dapat mengenal keduanya secara bersamaan dan membuat kerja dari komputer quantum itu lebih cepat dari pada komputer biasa.

Karena itu Komputer kuantum dengan jumlah transistor yang sama dengan komputer sekarang bisa lebih cepat jutaan kali. 30 qubit komputer kuantum bisa menghasilakan 10 terflops atau 10 bilyun  operasi poin-mengambang per detik. Karena komputer kuantum menggunakan instrumen yang sangat kecil untuk menyimpan informasi maka dengan mudah itu bisa menjadi rusak. Diperlukan cara agar bisa menstabilkan Qubits agar nilai mereka tidak berubah di situasi normal.

2.      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.

Efisiensi algoritma Shor adalah karena efisiensi kuantum Transformasi Fourier , dan modular eksponensial. Jika sebuah komputer kuantum dengan jumlah yang memadai qubit dapat beroperasi tanpa mengalah kebisingan dan fenomena interferensi kuantum lainnya, algoritma Shor dapat digunakan untuk memecahkan kriptografi kunci publik skema seperti banyak digunakan skema RSA. Algoritma Shor terdiri dari dua bagian:

– Penurunan yang bisa dilakukan pada komputer klasik, dari masalah anjak untuk masalah ketertiban -temuan.

– Sebuah algoritma kuantum untuk memecahkan masalah order-temuan.

Hambatan runtime dari algoritma Shor adalah kuantum eksponensial modular yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan kuantum Transformasi Fourier dan pre-/post-processing klasik. Ada beberapa pendekatan untuk membangun dan mengoptimalkan sirkuit untuk eksponensial modular. Yang paling sederhana dan saat ini yaitu pendekatan paling praktis adalah dengan menggunakan meniru sirkuit aritmatika konvensional dengan gerbang reversibel , dimulai dengan penambah ripple-carry. Sirkuit Reversible biasanya menggunakan nilai pada urutan n ^ 3, gerbang untuk n qubit. Teknik alternatif asimtotik meningkatkan jumlah gerbang dengan menggunakan kuantum transformasi Fourier , tetapi tidak kompetitif dengan kurang dari 600 qubit karena konstanta tinggi.

3.      Quantum Gates

Quantum gates adalah rangkaian quantum yang beroperasi pada sejumlah kecil qubit. Mereka adalah analog untuk komputer kuantum ke gerbang logika klasik untuk komputer digital konvensional. Gerbang logika kuantum dapat dibalik, tidak seperti banyak gerbang logika klasik. Beberapa gerbang logika klasik universal, seperti gerbang Toffoli, menyediakan reversibilitas dan dapat langsung dipetakan ke gerbang kuantum logika. Gerbang logika kuantum diwakili oleh matriks unit.

Gerbang kuantum yang paling umum beroperasi di ruang satu atau dua qubit. Ini berarti bahwa sebagai matriks, gerbang kuantum dapat dijelaskan oleh matriks 2 x 2 atau 4 x 4 dengan baris ortonormal.

Ucapan. Penyelidikan gerbang kuantum logika tidak terkait dengan logika kuantum, yang merupakan formalisme dasar untuk mekanika kuantum berdasarkan modifikasi dari beberapa aturan logika proposisional.

4.      Penerapan Quantum Computation

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.

5.      Daftar Pusaka

1.      https://www.quantiki.org/wiki/quantum-gates

2.      https://amoekinspirasi.wordpress.com/2014/05/15/pengertian-quantum-computing-dan-implementasinya/