Quantum Komputing

Definisi

Komputer kuantum adalah perangkat komputasi yang menggunakan langsung fenomena kuantum mekanik, seperti superposisi dan belitan, untuk melakukan operasi pada data. Quantum komputer berbeda dari komputer digital berdasarkan transistor. Sedangkan komputer digital membutuhkan data yang akan dikodekan menjadi digit biner (bit), komputasi kuantum menggunakan properti kuantum untuk mewakili data dan melakukan operasi pada data ini. sumber : wikipedia

Komputer kuantum pertama kali dikenalkan oleh Yuri Marin pada tahun 1980 dan Richard Feynman 1981. Tidak seperti komputer pada umumnya, komputer kuantum menggunakan QUBITS sebagai satuannya.

Entanglement

Entanglement (belitan) merupakan fenomena 'aneh' yang terjadi pada Quantum Computing, fenomena ini dimanfaatkan oleh ilmuan dalam pembuatan Quantum Computing.

Jika dua atom mendapatkan gaya tertentu (outside force) kedua atom tersebut bisa masuk pada keadaan ‘entangled’. Atom-atom yang saling terhubungkan dalam entanglement ini akan tetap terhubungkan walaupun jaraknya berjauhan.[2]

Dalam keadaan ini, perilaku dua atom yang saling berkaitan akan sama dengan atom pasangannya. Jika pada atom 1 mengalami perubahan, maka atom pasangannya juda akan berperilaku sama seperti atom 1. Keadaan ini dimanfaatkan untuk mempercepat komunikasi data pada komputer. Komunikasi menggunakan komputer kuantum bisa mencapai kecepatan yang begitu luar biasa karena informasi dari satu tempat ke tempat lain dapat ditransfer secara instant. Begitu cepatnya sehingga terlihat seakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya.

Pengoperasian data Qubit

Qubit merupakan satuan yang digunakan pada quantum computing, pada komputer digital nilai 1 menyatakan bahwa adanya listrik, sedangkan nilai 0 untuk menyatakan tidak adanya arus listrik. Dalam quantum computing perilaku bilangan bit ini dinyatakan dengan perilaku atom yang sedang berputar. Atom memiliki konfigurasi spin. Spin atom bisa ke atas (up), bisa pula ke bawah (down). Misalnya saat spin atom mengarah ke atas (up) kita beri lambang 1, sedangkan spin down adalah 0.

Quantum Gates

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. Berikut kutipan dari wikipedia mengenai quantum gates :

In quantum computing and specifically the quantum circuit model of computation, a quantum gate (or quantum logic gate) is a basic quantum circuit operating on a small number of qubits. They are the building blocks of quantum circuits, like classical logic gates are for conventional digital circuits. 

Unlike many classical logic gates, quantum logic gates are reversible. However, classical computing can be performed using only reversible gates. For example, the reversible Toffoli gate can implement all Boolean functions. This gate has a direct quantum equivalent, showing that quantum circuits can perform all operations performed by classical circuits. 

Quantum logic gates are represented by unitary matrices. The most common quantum gates operate on spaces of one or two qubits, just like the common classical logic gates operate on one or two bits. This means that as matrices, quantum gates can be described by 2 × 2 or 4 × 4 unitary matrices.[3]

Dari kutipan diatas, gerbang logika berbeda dengan gerbang quantum, dimana gerbang quantum bersifat reversible.

Algoritma Shor

Algoritma shor merupakan sebuah algoritma yang ditemukan oleh seorang matematikawan, sesuai dengan namanya, algoritma ini ditemukan oleh Peter Shor pada tahun 1994. Algoritma ini banyak digunakan pada quantum computing. 

Dalam quantum computing, untuk mencari factor sebuah bilangan integer N, algoritma shor akan menjalankannya dalam waktu polynomial (waktu diambil dari polynomial pada log N). karena kecepatan waktunya, algotima ini / quantum computing, dapat digunakan untuk memecahkan kunci publik yang banyak digunakan seperti RSA. Pada komputer digital, untuk memecahkan sebuah RSA key diperlukan waktu yang banyak. Namun, dengan menggunakan quantum computing, masalah waktu pada pemecahan sebuah RSA key dapat dipersingkat.

Implementasi 

Dalam  edisi  jurnal  ilmiah  Nature  yang  terbit  beberapa waktu lalu, sebuah tim bersama-sama mahasiswa tingkat graduate dari  Unversitas Stanford melaporkan demonstrasi pertama dari “Algoritma Shor” sebuah metode yang dikembangkan tahun 1994 oleh ilmuwan AT&T  Peter Shor untuk menggunakan komputer kuantum yang futuristis untuk menemukan faktor-faktor dari sebuah bilangan. Bilangan-bilangan yang diperkalikan satu dengan yang lain  untuk  memperoleh  bilangan  asli.  Saat ini, pemfaktoran (factoring) sebuah bilangan besar masih terlalu sulit bagi komputer konvensional meskipun begitu mudah untuk  diverifikasi. Itulah sebabnya pemfaktoran bilangan besar ini banyak digunakan dalam metode kriptografi untuk melindungi data.

Sebuah komputer kuantum mendapatkan kemampuannya dengan memanfaatkan sifat-sifat kuantum tertentu dari atom ataupun nukleus yang memungkinkan mereka bekerja bersama sebagai suatu bit kuantum, atau “qubit”, yang berfungsi sebagai prosesor sekaligus sebagai memori pada waktu yang sama. Dengan  mengarahkan interaksi-interaksi di antara  qubit-qubit, sementara mereka terus diisolasikan dari lingkungan eksternal. Para ilmuwan berhasil membuat sebuah komputer kuantum menjalankan kalkulasi-kalkulasi tertentu, seperti pemfaktoran, dengan kecepatan yang secara eksponensial lebih tinggi dibandingkan  komputer konvensional. Bila kita menggunakan komputer konvensional untuk melakukan pemfaktoran bilangan-bilangan besar, setiap penambahan digit akan melipatduakan waktu yang dibutuhkan untuk menemukan faktor-faktornya. Sebaliknya, waktu untuk melakukan pemfaktoran dengan menggunakan komputer kuantum hanya akan bertambah panjang secara konstan bila sebuah digit ditambahkan ke bilangan yang akan difaktorkan tersebut.

Kesimpulan

Kemajuan teknologi dibidang komputer semakin cepat, processor yang ada pada saat ini hampir mencapai perkembangan yang maksimal, sehingga jumlah transistor yang ditanamkan pada sebuah processor semakin padat. Maka dari itu, para ilmuan mengembangkan teknologi baru bernama quantum computing, dengan adanya quantum computing ini, kecepatan komputer bisa beberapa kali lipat dari komputer digital biasa, sehingga quantum computing bisa dibilang merupakan sebuah teknologi masa depan di dunia teknologi komputer.

Sumber: 
http://romydjuniardi.blogspot.com/2013/05/pengantar-quantum-computation.html
http://anisahicha.wordpress.com/2014/05/17/definisi-implementasi-dan-algoritma-dari-quantum-computing/