Minggu, 18 Juli 2021

Quantum Computing - Komputasi Modern #

 Matakuliah                              : Komputasi Modern #

Anggota Kelompok 2              :

      Adam Zidan Septa Permana   (50417085)

      Diar Sirazudin Bariz               (51417658)

      Kevin Philips Matahelumual  (53417184)

      Muhammad Zahran Hafiz      (54417283)


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.

 

Sejarah singkat

Pada tahun 1970-an pencetusan atau ide tentang komputer kuantum pertama kali muncul oleh para fisikawan dan ilmuwan komputer, seperti 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).

Feynman dari California Institute of Technology yang pertama kali mengajukan dan menunjukkan model bahwa sebuah sistem kuantum dapat digunakan untuk melakukan komputasi.

Pada tahun 1985, Deutsch menyadari esensi dari komputasi oleh sebuah komputer kuantum dan menunjukkan bahwa semua proses fisika, secara prinsipil, dapat dimodelkan melalui komputer kuantum. Dengan demikian, komputer kuantum memiliki kemampuan yang melebihi komputer klasik.

 

Entanglement

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. Mengapa jam sholat dibuat seragam? Karena dengan demikian secara massal banyak manusia di beberapa wilayah secara serentak masuk ke zona entanglement bersamaan.

Sebuah qubit adalah unit dasar informasi dalam sebuah komputer kuantum. Sementara sedikit dapat mewakili hanya satu dari dua kemungkinan seperti 0 / 1, ya / tidak, qubit dapat mewakili lebih: 0 / 1, 1 dan 0, probabilitas terjadinya setiap saat dikombinasikan dengan qubit lebih, dan semua yang secara bersamaan. 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).

Untuk memanipulasi sebuah qubit, maka menggunakan Quantum Gates (Gerbang Kuantum). Cara kerjanya yaitu 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.

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.

 

Penjelasan qubit



 











Quantum Gate

Quantum Gates / Gerbang Quantum merupakan sebuah aturan logika / gerbang logika yang berlaku pada quantum computing. Prinsip kerja dari quantum gates hampir sama dengan gerbang logika pada komputer digital. Jika pada komputer digital terdapat beberapa operasi logika seperti AND, OR, NOT, pada quantum computing gerbang quantum terdiri dari beberapa bilangan qubits, sehingga quantum gates lebih susah untuk dihitung daripada gerang logika pada komputer digital.

Gerbang logika kuantum umum dengan nama (termasuk singkatan), bentuk sirkuit dan matriks kesatuan yang sesuai.


 

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.

Bagaimana cara kerjanya?

Ternyata, jika kita bisa mencari periode dari suatu deretan bilangan yang sangat panjang, kita bisa melakukan faktorisasi suatu bilangan yang sangat besar. Transformasi Fourier dapat digunakan untuk mencari periode. Sementara, komputer kuantum yang memiliki ruang keadaan yang sangat besar, dapat digunakan untuk mengambil sampel dari hasil transformasi Fourier terhadap deretan bilangan yang sangat panjang.

Contoh komponen klasik dari algoritma ini adalah sebagai berikut. Jika kita ingin melakukan faktorisasi bilangan besar N, deretan bilangan yang harus kita cari periodenya adalah  xa  (mod N). Misal N = 91 dan  x = 2. Deretan bilangannya adalah 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 37, 74, 57, 23, 46, 1, 2, 3, …. Periodenya adalah 12. Untuk mencari faktornya, perhatikan  xb  dengan  b  adalah setengah dari periode, yaitu 6. Jika kita beruntung, dan ini kemungkinannya adalah 1/2, maka  xb−1  akan mengandung salah satu faktor sementara  xb+1  mengandung faktor lainnya. Untuk b = 6, bilangan ini adalah 64 - 1 = 63 yang memiliki faktor 7 dan 64 + 1 = 65 yang memiliki faktor 13. Kita bisa mencari faktor-faktor ini menggunakan rumus Euclid untuk Faktor Persekutuan Terbesar (FPB). Contohnya, FPB dari 91 dan 63 adalah 7.

Untuk menjelaskan transformasi Fourier kuantum sedikit lebih sulit dan tempatnya terlalu sempit di sini. Intinya adalah, ini adalah algoritma Cooley-Tukey Fast Fourier Transform yang diadaptasikan ke komputer kuantum. Untuk mencari periode dari deretan sepanjang  2k  dibutuhkan  k2  gerbang kuantum. Ini bukan bagian yang paling memakan waktu lama dalam algoritma ini. Yang paling memakan waktu adalah menghitung deretan  xa  dalam komputer kuantum, yang membutuhkan kurang lebih  k3  gerbang kuantum jika N adalah bilangan  k -bit.

Algoritma Shor, yang memang menunjukkan kecepatan yang signifikan, tetapi yang memiliki penerapan terbatas, dan tidak benar-benar berguna di luar faktorisasi bilangan bulat.

 

Implementasi Quantum Computing

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 D-Wave Systems 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.

 

Superkonduktor Chip

Foto sebuah chip yang dibuat oleh D-Wave Systems Inc., yang dirancang untuk beroperasi sebagai prosesor pengoptimalan kuantum adiabatik superkonduktor 128- qubit , dipasang di tempat sampel.


Sumber & Referensi :

https://id.quora.com/Apa-itu-Algoritma-Shor

http://quantumstudyclub.blogspot.com/2008/03/quantum-computer.html

http://flashintata.blogspot.com/2013/05/quantum-computation.html

http://www.komputasi.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1152643054

http://en.wikipedia.org/wiki/Grover’s_algorithm

http://annisa-anggi.blogspot.com/2014/04/implementasi-quantum-computing.html

http://wayansuryaadi.blogspot.com/2014/05/quantum-computing.html

https://id.quora.com/Apa-itu-Algoritma-Shor


Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Quantum Computing - Komputasi Modern #

  Matakuliah                              : Komputasi Modern # Anggota Kelompok 2              : •        Adam Zidan Septa Permana   (504170...