BAB III
Pengantar Quantum Computation
3.1 Pendahuluan
Quantum Computation atau komputer kuantum adalah sebuah alat untuk
perhitungan, dimana perhitungan ini menggunakan langsung fenomena kuantum
mekanik dan perhitungan ini seperti superposisi dan belitan untuk melakukan
operasi pada data. Kuantum komputer berbeda dari komputer tradisional yang
didasarkan pada transistor. Perbedaan komputer kuantum dengan komputer klasik
adalah pada sebuah komputer klasik memiliki memori terdiri dari bit, dimana tiap
bit mewakili salah satu atau nol. Sedangkan sebuah komputer kuantum
mempertahankan urutan qubit. Sebuah qubit tunggal dapat mewakili satu, nol,
atau, krusial. 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.
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.
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.
3.2 Entanglement
Para ahli fisika dari University of Maryland telah satu langkah
lebih dekat ke komputer kuantum dengan mendemonstrasikan eksistensi
entanglement antara dua gurdi kuantum, masing-masing diciptakan dengan tipe
sirkuit padat yang dikenal sebagai persimpangan Josephson.
Dipublikasikan dalam jurnal Science edisi pekan ini, hasil ini
menunjukkan kemajuan terbaru dalam upaya ilmiah menerapkan sifat fisika kuantum
pada pembuatan komputer yang jauh lebih bagus dibanding superkomputer yang ada
saat ini.
Tim fisikawan yang dipimpin oleh profesor Fred Wellstood dari
Center for Superconductivity
Research (pusat penelitian milik Jurusan Fisika University of
Maryland) mengatakan penemuan mereka adalah yang pertama mengindikasikan
keberhasilan penciptaan entanglement antara qubit persimpangan Josephson.
Entanglement adalah efek mekanik kuantum yang mengaburkan jarak antara partikel
individual sehingga sulit menggambarkan partikel tersebut terpisah meski Anda
berusaha memindahkan mereka.
Jadi apa itu Entanglement ? Entanglement adalah esensi komputasi
kuantum karena ini adalah jalinan kualitas yang berhubungan dengan lebih banyak
informasi dalam bit kuantum dibanding dengan bit komputing klasik,” demikian
Andrew Berkley, salah satu peneliti. Temuan terbaru ini mendekatkan jalan menuju
komputer kuantum dan mengindikasikan bahwa persimpangan Josephson pada akhirnya
dapat digunakan untuk membangun komputer super canggih.
3.3 Pengoperasian data
qubit
Ilmu informasi quantum dimulai dengan menggeneralisir sumberdaya fundamental
informasi klasik bit menjadi bit quantum, atau qubit. Sebagaimana bit merupakan
objek ideal yang diabstraksi dari prinsip-prinsip fisika klasik, qubit adalah
objek quantum ideal yang diabstraksi dari prinsip-prinsip mekanika quantum. Bit
bisa direpresentasikan dengan kawasan-magnetik pada cakram, voltase pada
sirkuit, atau tanda grafit yang dibuat pensil pada kertas. Pemfungsian
status-status fisikal klasik ini sebagai bit tidak bergantung pada detil
bagaimana mereka direalisasikan. Demikian halnya, atribut-atribut qubit adalah
independen dari representasi fisikal spesifik sebagai pusingan nukleus atom
atau, katakanlah, polarisasi photon cahaya.
Bit digambarkan oleh statusnya, 0 atau 1. Begitu pula, qubit
digambarkan oleh status quantumnya. Dua status quantum potensial untuk qubit
ekuivalen dengan 0 dan 1 bit klasik. Namun dalam mekanika quantum, objek apapun
yang memiliki dua status berbeda pasti memiliki rangkaian status potensial
lain, disebut superposisi, yang menjerat kedua status hingga derajat bermacam-macam.
Status-status qubit yang diperkenankan persisnya merupakan semua status yang
harus bisa dicapai, secara prinsip, oleh bit klasik yang ditransplantasikan ke
dalam dunia quantum. 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.
3.4 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.
Untuk memanipulasi informasi dalam qubit, kita menggunakan gerbang
kuantum (Quantum Gates). Sebuah 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.
3.5 Algoritma Shor
Algoritma Shor adalah contoh lanjutan paradigma dasar (berapa
banyak waktu komputasi diperlukan untuk menemukan faktor bilangan bulat
n-bit?), tapi algoritma ini tampak terisolir dari kebanyakan temuan lain ilmu
informasi quantum. Sekilas, itu cuma seperti trik pemrograman cerdik dengan
signifikansi fundamental yang kecil. Penampilan tersebut menipu; para periset
telah menunjukkan bahwa algoritma Shor bisa ditafsirkan sebagai contoh prosedur
untuk menetapkan level energi sistem quantum, sebuah proses yang fundamental.
Sumber :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar