- Pendahuluan
Komputer kuantum atau quantum computation adalah salah satu komputer yang belum sama sekali
ada di dunia ini. Karena komputer kuantum merupakan komputer yang sangat
mustahil diciptakan. Tetapi bukan hal yang tidak mungkin komputer kuantum bisa
tercipta. Jika dikatakan, komputer kuantum hanya butuh waktu 20 menit untuk
mengerjakan sebuah proses yang butuh waktu 1025 tahun pada komputer saat ini,
kita tentu akan tercengang. Hal inilah yang membuat para ilmuwan begitu
tertarik untuk mengembangkan kemungkinan terbentuknya komputer kuantum.
Meskipun hingga saat ini belum tercipta sebuah komputer kuantum yang
dibayangkan oleh para ilmuwan, kemajuan ke arah sana terus berlangsung. Bahkan
yang menarik, ternyata perkembangan komputer kuantum juga mengikuti apa yang
dikatakan oleh Gordan Moore sang Genius IBM
“Kemampuan Prosesor akan meningkat dua kali lipat dalam jangka waktu 18 bulan”.
Jika hal ini benar, para ilmuwan akan dapat membangun sebuah komputer kuantum
hanya dalam waktu lima tahun ke depan. Pengertian sederhana dari komputer
kuantum adalah jenis chip processor terbaru yang diciptakan berdasar
perkembangan mutakhir dari ilmu fisika (dan matematika) quantum. Singkatnya,
chip konvensional sekarang ini perlu diganti dengan yang lebih baik. Pengertian
komputer kuantum adalah merupakan suatu alat hitung yang menggunakan sebuah
fenomena mekanika kuantum, misalnya superposisi dan keterkaitan, untuk
melakukan operasi data. Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan
bit; dalam komputer kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit.
- Entanglement
Gambar 1 Entanglement
Entanglement yang artinya
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.
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.
- Quantum Gates
Gambar 2 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 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.
- Algoritma Shor
Gambar 3 Algoritma Shor
Algoritma Shor adalah suatu teori
dimana komputer kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang digunakan untuk
mengamankan pengiriman data. Kode ini disebut kode RSA. 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.
Algoritma Shor yang dinamai oleh
matematikawan Peter Shor, adalah algoritma kuantum yang 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
terhadap bilangan 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.
Sumber :
0 komentar:
Posting Komentar