Quantum Computing

• Quantum Computing 

Quantum Computing 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 algoritme baru yang bisa digunakan dalam sistem kuantum yaitu algoritme shor dan algoritme 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.

• Entanglement

Quantum entanglement adalah salah satu fenomena paling unik di dunia Quantum Fisika. Fenomena ini memungkinkan dua atom untuk mempunyai properti yang sama atau berlawanan satu sama lain, tanpa adanya interaksi diantara keduanya. Jadi meskipun jarak memisahkan dua atom itu, keduanya akan tetap terhubung seketika seolah ada sinyal yang mampu mempengaruhi keadaan mereka yang bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya. 

Einstein menolak keras adanya Quantum Entanglement ini, walaupun persamaan matematika yang ia buat menunjukan dengan sangat tepat keberadaannya. Dia percaya bahawa Quantum Entanglement terjadi karena dua buah atom yang entangle pastilah mempunyai mempunyai sebuah variabel yang sama. Jadi meskipun jarak memisahkan, variable itu tetaplah terikat diantara kedua atom tersebut. Tapi nyatanya, tidak ada variable itu, tidak ada sistem komunikasi diantaranya, dan tidak mungkin terjadi interaksi karena dua buah partikel dapat ber-entangle secara seketika walaupun dipisahkan jarak yang sangat jauh. Jika ada sistem komunikasi diantara dua buah partikel, maka sistem komunikasi itu pastilah terjadi dalam kecepatan yang melebihi kecepatan cahaya. Sampai saat ini, kecepatan seperti itu belumlah ditemukan, dan mungkin tidak akan pernah ada.

Berikut beberapa fungsi dari Entanglement :

1. Sistem Komunikasi Super Cepat
2. Sistem Enkripsi
3. Sistem Waktu Presisi
4. Super Komputer
5. Pengiriman Barang dan Mungkin Manusia

• Pengoperasian Data Qubit

Proses komputasi dilakukan pada partikel ukuran nano yang memiliki sifat mekanika quantum, maka satuan unit informasi pada Komputer Quantum disebut quantum bit, atau qubit. Berbeda dengan bit biasa, nilai sebuah qubit bisa 0, 1, atau superposisi dari keduanya, 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 

Quantum gate termasuk sebuah petunjuk yang memiliki cara atau perhitungan dari komputasi kuantum tersebut dan khususnya model rangkaian kuantum perhitungan, sebuah gerbang kuantum (quantum atau gerbang logika) adalah dasar kuantum sirkuit operasi pada sejumlah kecil qubit. Tidak seperti banyak gerbang logika klasik, gerbang logika kuantum yang reversibel. Namun, komputasi klasik dapat dilakukan dengan menggunakan hanya gerbang reversibel. Misalnya, gerbang Toffoli reversibel dapat melaksanakan semua fungsi Boolean. Gerbang ini memiliki setara kuantum langsung, menunjukkan bahwa sirkuit kuantum dapat melakukan semua operasi yang dilakukan oleh sirkuit klasik.

Quantum gerbang logika yang diwakili oleh matriks kesatuan. Gerbang kuantum yang paling umum beroperasi pada ruang satu atau dua qubit, seperti yang umum gerbang logika klasik beroperasi pada satu atau dua bit. Ini berarti bahwa sebagai matriks, gerbang kuantum dapat dijelaskan oleh 2 × 2 atau 4 × 4 matriks kesatuan.

• Algoritma Shor

Algoritma Shor memberikan sebuah contoh bagaimana memanfaatkan sifat-sifat keadaan kuantum dan mengeksploitasinya sedemikian sehingga dapat menyelesaikan masalah tertentu. Hal ini mendorong penelitian mengenai bagaimana merancang algoritma yang dapat memanfaatkan fenomena kuantum.

Algoritma Shor adalah sebuah permasalahan yang dipecahkan dengan menggunakan algoritma tersebut yang ditemukan oleh Peter Shor pada tahun 1995, sebuah komputer quantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang saat ini secara umum digunakan untuk mengamankan pengiriman data. Kode ini disebut kode RSA. 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.

Sumber :

• https://id.wikipedia.org/wiki/Komputer_kuantum
• http://aninditasaktiaji.com/5-fungsi-quantum-entanglement/
• http://gustavsri.blogspot.co.id/2016/04/pengoperasian-data-qubit-quantum-gates.html