Quantum Computation

 Quantum Computation

Quantum Computation atau 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).

Pada awalnya Feynman mengemukakan idenya mengenai sistem kuantum yang juga dapat melakukan proses penghitungan. Fenyman juga mengemukakan bahwa sistem ini bisa menjadi simulator bagi percobaan fisika kuantum.

Selanjutnya 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.

Walaupun komputer kuantum masih dalam pengembangan, telah dilakukan eksperimen dimana operasi komputasi kuantum dilakukan atas sejumlah kecil Qubit. Riset baik secara teoretis maupun praktik terus berlanjut dalam laju yang cepat, dan banyak pemerintah nasional dan agensi pendanaan militer mendukung riset komputer kuantum untuk pengembangannya baik untuk keperluan rakyat maupun masalah keamanan nasional seperti kriptoanalisis.

Telah dipercaya dengan sangat luas, bahwa apabila komputer kuantum dalam skala besar dapat dibuat, maka komputer tersebut dapat menyelesaikan sejumlah masalah lebih cepat daripada komputer biasa. Komputer kuantum berbeda dengan komputer DNA dan komputer klasik berbasis transistor, walaupun mungkin komputer jenis tersebut menggunakan prinsip kuantum mekanik. Sejumlah arsitektur komputasi seperti komputer optik walaupun menggunakan superposisi klasik dari gelombang elektromagnetik, namun tanpa sejumlah sumber kuantum mekanik yang spesifik seperti keterkaitan, maka tak dapat berpotensi memiliki kecepatan komputasi sebagaimana yang dimiliki oleh komputer kuantum.

Quantum Entanglement 

Quantum Entanglement adalah satu prinsip penting dalam fizik kuantum walaupun ianya belum benar-benar difahami. Jika kita mempunyai beberapa partikel yang berkait satu sama lain, ukuran untuk quantum state bagi satu saja partikel sudah cukup untuk mengetahui keadaan kuantum partikel yang lainnya.

Partikel-partikel ini berhubung di antara satu sama lain dalam cara yang luar biasa dan dikenali Einstein dengan “ spooky action at a distance”. Ia adalah fenomena kuantum yang luar biasa dan susah diterima akal. Einstein sendiri walaupun menyedari Quantum Entanglement adalah fenomena biasa partikel, dia berharap agar perkara serupa itu tidak ada dalam fizik dan Einstein memang tidak menyukainya. Tetapi adakah “action at a distance” diantara 2 partikel benar-benar berlaku? Ianya diterangkan dalam sebuah teori dikenali Bell Theorem melalui sebuah persamaan matematik dinamakan “Bell inequalities”.

Pengoperasian Data Qubit

 

Pengoperasian pada Data Qubits adalah dengan kedua nilai yang disimpan pada setiap qubit akan selalu mempengaruhi operasi komputer kuantum. Selain itu, sebuah n qubits sama-sama ber-superposisi dari 0 dan 1, dia berperan untuk mengkodekan 2n nilai. Komputer kuantum dapat menghitung nilai keseluruhannya sekaligus. Keadaan paralel ini memiliki istilah Paralelisme Kuantum. Setiap rangkaian yang tercipta selalu memiliki rangkaian kuantum yang sesuai. Jadi dapat disimpulkan bahwa teknologi yang diterapkan pada komputer kuantum mampu melakukan perhitungan pada semua nilai pada waktu yang hampir sama, dengan waktu yang sama komputer konvensional hanyabisa melakukan perhitungan tunggal.

Quantum Gates

Dalam kuantum komputer dan khususnya model rangkaian kuantum perhitungan,sebuah quantum gates atau quantum logic gates adalah dasar kuantum sirkuit operasi pada sejumlah kecil qubit. Mereka adalah blok bangunan sirkuit kuantum, seperti logic gates klasik untuk sirkuit digital konvensional.

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.

Algoritma Shor

Bentuk Algoritma Shor yang sederhana adalah mem-faktorkan bilangan 15, dimana untuk melakukannya dibutuhkan komputer kuantum 7 quabit. 7 quabit ini digambarkan oleh para ahli kimia dengan menciptakan 7 putaran nukleus. Nukleus ini terdiri dari 5 atom fluorin dan 2 atom karbon yang dapat berinteraksi satu dengan yang lain sebagai qubit.. Kedua jenis atom tersebut dapat di program dengan menggunakan impulsefrekuensi radio dan dapat dideteksi dengan alat resonansi magnetis nuklir.

Algoritma Shor ini menarik minat para ilmuwan IBM untuk mengontrol sebuah tabung kecil yang berisikan 1 miliar atau didefinisikan 10 pangkat 8 dari molekul-molekul ini untuk dapat menjalankan algoritma shor. Tujuannya cuma satu yakni untuk mengindentifikasi secara tepat 3 dan 5 sebagai faktor 15.

Referensi :

http://id.wikipedia.org/wiki/Komputer_kuantum

https://sainstory.files.wordpress.com/2012/08/penjelasan-qubit.png?w=483&h=330

http://physciense.blogspot.com/2013/11/apa-itu-quantum-entanglement-siri-1.html

http://seto.citravision.com/berita-45-pengantar-quantum-computation--algoritma-shor.html

http://zhrfatima.blogspot.com/2013/06/quantum-computing.html