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
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
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