Pengertian
Quantum Computing
Merupakan alat hitung yang
menggunakan mekanika kuantum seperti superposisi dan keterkaitan, yang
digunakan untuk peng-operasi-an data. Perhitungan jumlah data pada komputasi
klasik dihitung dengan bit, sedangkan perhitungan jumlah data pada komputer kuantum
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.
Entanglement adalah efek mekanik
kuantum yang mengaburkan jarak antara partikel individual sehingga sulit menggambarkan
partikel tersebut terpisah meski Anda berusaha memindahkan mereka. Contoh dari
quantum entanglement: kaitan antara penentuan jam sholat dan quantum
entanglement. Mohon maaf bagi yang beragama lain saya hanya bermaksud memberi
contoh saja. Mengapa jam sholat dibuat seragam? Karena dengan demikian secara
massal banyak manusia di beberapa wilayah secara serentak masuk ke zona
entanglement bersamaan.
Pengertian lain
Entanglement:
Quantum entanglement adalah
bagian dari fenomena quantum mechanical yang menyatakan bahwa dua atau lebih
objek dapat digambarkan mempunyai hubungan dengan objek lainnya walaupun objek
tersebut berdiri sendiri dan terpisah dengan objek lainnya. Quantum entanglement
merupakan salah satu konsep yang membuat Einstein mengkritisi teori Quantum
mechanical. Einstein menunjukkan kelemahan teori Quantum Mechanical yang
menggunakan entanglement merupakan sesuatu yang “spooky action at a distance”
karena Einstein tidak mempercayai bahwa Quantum particles dapat mempengaruhi
partikel lainnya melebihi kecepatan cahaya. Namun, beberapa tahun kemudian,
ilmuwan John Bell membuktikan bahwa “spooky action at a distance” dapat
dibuktikan bahwa entanglement dapat terjadi pada partikel-partikel yang sangat
kecil.
Penggunaan quantum entanglement
saat ini diimplementasikan dalam berbagai bidang salah satunya adalah
pengiriman pesan-pesan rahasia yang sulit untuk di-enkripsi dan pembuatan
komputer yang mempunyai performa yang sangat cepat.
Pengoperasian Data
Qubit
Qubit merupakan kuantum bit ,
mitra dalam komputasi kuantum dengan digit biner atau bit dari komputasi
klasik. Sama seperti sedikit adalah unit dasar informasi dalam komputer klasik,
qubit adalah unit dasar informasi dalam komputer kuantum . Dalam komputer
kuantum, sejumlah partikel elemental seperti elektron atau foton dapat
digunakan (dalam praktek, keberhasilan juga telah dicapai dengan ion), baik
dengan biaya mereka atau polarisasi bertindak sebagai representasi dari 0 dan /
atau 1. Setiap partikel-partikel ini dikenal sebagai qubit, sifat dan perilaku
partikel-partikel ini (seperti yang diungkapkan dalam teori kuantum ) membentuk
dasar dari komputasi kuantum. Dua aspek yang paling relevan fisika kuantum
adalah prinsip superposisi dan Entanglement.
Superposisi, pikirkan qubit
sebagai elektron dalam medan magnet. Spin elektron mungkin baik sejalan dengan
bidang, yang dikenal sebagai spin-up, atau sebaliknya ke lapangan, yang dikenal
sebagai keadaan spin-down. Mengubah spin elektron dari satu keadaan ke keadaan
lain dicapai dengan menggunakan pulsa energi, seperti dari Laser - katakanlah
kita menggunakan 1 unit energi laser. Tapi bagaimana kalau kita hanya
menggunakan setengah unit energi laser dan benar-benar mengisolasi partikel
dari segala pengaruh eksternal? Menurut hukum kuantum, partikel kemudian
memasuki superposisi negara, di mana ia berperilaku seolah-olah itu di kedua
negara secara bersamaan. Setiap qubit dimanfaatkan bisa mengambil superposisi
dari kedua 0 dan 1. Dengan demikian, jumlah perhitungan bahwa komputer kuantum
dapat melakukan adalah 2 ^ n, dimana n adalah jumlah qubit yang digunakan.
Sebuah komputer kuantum terdiri dari 500 qubit akan memiliki potensi untuk
melakukan 2 ^ 500 perhitungan dalam satu langkah. Ini adalah jumlah yang
mengagumkan - 2 ^ 500 adalah atom jauh lebih dari yang ada di alam semesta (ini
pemrosesan paralel benar - komputer klasik saat ini, bahkan disebut prosesor
paralel, masih hanya benar-benar melakukan satu hal pada suatu waktu: hanya ada
dua atau lebih dari mereka melakukannya). Tapi bagaimana partikel-partikel ini
akan berinteraksi satu sama lain? Mereka akan melakukannya melalui belitan
kuantum.
Quantum Gates
Pada saat ini, model sirkuit
komputer adalah abstraksi paling berguna dari proses komputasi dan secara luas
digunakan dalam industri komputer desain dan konstruksi hardware komputasi
praktis. Dalam model sirkuit, ilmuwan komputer menganggap perhitungan apapun
setara dengan aksi dari sirkuit yang dibangun dari beberapa jenis gerbang
logika Boolean bekerja pada beberapa biner (yaitu, bit string) masukan. Setiap
gerbang logika mengubah bit masukan ke dalam satu atau lebih bit keluaran dalam
beberapa mode deterministik menurut definisi dari gerbang. dengan menyusun gerbang
dalam grafik sedemikian rupa sehingga output dari gerbang awal akan menjadi
input gerbang kemudian, ilmuwan komputer dapat membuktikan bahwa setiap
perhitungan layak dapat dilakukan.
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.
Sekarang kita telah melihat
gerbang reversibel ireversibel klasik dan klasik, memiliki konteks yang lebih
baik untuk menghargai fungsi dari gerbang kuantum. Sama seperti setiap
perhitungan klasik dapat dipecah menjadi urutan klasik gerbang logika yang
bertindak hanya pada bit klasik pada satu waktu, sehingga juga bisa setiap
kuantum perhitungan dapat dipecah menjadi urutan gerbang logika kuantum yang
bekerja pada hanya beberapa qubit pada suatu waktu. Perbedaan utama adalah
bahwa gerbang logika klasik memanipulasi nilai bit klasik, 0 atau 1, gerbang
kuantum dapat sewenang-wenang memanipulasi nilai kuantum multi-partite termasuk
superposisi dari komputasi dasar yang juga dilibatkan. Jadi gerbang logika
kuantum perhitungannya jauh lebih bervariasi daripada gerbang logika
perhitungan klasik.
Algoritma Shor
Algoritma Shor, dinamai
matematikawan Peter Shor , adalah algoritma kuantum yaitu merupakan suatu
algoritma yang berjalan pada komputer kuantum yang berguna untuk faktorisasi
bilangan bulat. Algoritma Shor dirumuskan pada tahun 1994. Inti dari
algoritma ini merupakan bagaimana cara menyelesaikan faktorisasi terhaadap
bilanga interger atau bulat yang besar.
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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar