Quantum
Computation adalah bidang studi yang difokuskan pada teknologi komputer
berkembang berdasarkan prinsip-prinsip teori kuantum , yang menjelaskan sifat
dan perilaku energi dan materi pada kuantum (atom dan subatom) tingkat.
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.
A. SEJARAH
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. Feynman juga menunjukkan bagaimana sistem tersebut dapat menjadi
simulator bagi fisika kuantum.
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.
Pada
tahun 1995, Peter Shor merumuskan sebuah algoritma yang memungkinkan penggunaan
komputer kuantum untuk memecahkan masalah faktorisasi dalam teori bilangan.
Sampai
saat ini, riset dan eksperimen pada bidang komputer kuantum masih terus
dilakukan di seluruh dunia. Berbagai metode dikembangkan untuk memungkinkan
terwujudnya sebuah komputer yang memilki kemampuan yang luar biasa ini. Sejauh
ini, sebuah komputer kuantum yang telah dibangun hanya dapat mencapai kemampuan
untuk memfaktorkan dua digit bilangan. Komputer kuantum ini dibangun pada tahun
1998 di Los Alamos, Amerika Serikat, menggunakan NMR (Nuclear Magnetic
Resonance).
B. PERBEDAAN
QUANTUM COMPUTATION DENGAN QUANTUM COMPUTER
Quantum
Computer adalah alat untuk perhitungan yang menggunakan langsung dari kuantum
mekanik fenomena, seperti superposisi dan belitan , untuk melakukan operasi
pada Data. Cara kerja quantum computer sendiri berbeda dengann komputer
bisanya. Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit dalam komputer
kuantum hal ini dilakukan dengan qubit(quantum bit) yang berarti jika di
komputer biasa hanya mengenal 0 atau 1, dengan qubit sebuah komputer quantum
dapat mengenal keduanya secara bersamaan dan itu membuat kerja dari komputer
quantum itu lebih cepat dari pada komputer biasa.
C. 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.
D. PENGOPERASIAN DATA QUBIT
Komputer
kuantum memelihara urutan qubit. Sebuah qubit tunggal dapat mewakili satu, nol,
atau, penting, setiap superposisi quantum ini, apalagi sepasang qubit dapat
dalam superposisi kuantum dari 4 negara, dan tiga qubit dalam superposisi dari
8. 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). Komputer kuantum yang beroperasi dengan memanipulasi qubit
dengan urutan tetap gerbang logika quantum. Urutan gerbang untuk diterapkan
disebut algoritma quantum.
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.
E. ALGORITMA PADA QUANTUM COMPUTING
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.
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.
Algoritma
Grover
Algoritma Grover adalah
sebuah algoritma kuantum yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan
pencarian linear klasik untuk list tak terurut. Algoritma Grover menggambarkan
bahwa dengan menggunakan pencarian model kuantum, pencarian dapat dilakukan
lebih cepat dari model komputasi klasik. Dari banyaknya algoritma kuantum,
algoritma grover akan memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas yang
tinggi. Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan mengulangi algoritma.
Algoritma Grover juga dapat digunakan untuk memperkirakan rata-rata dan mencari
median dari serangkaian angka, dan untuk memecahkan masalah Collision.
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 sistem D – gelombang 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.
F. QUANTUM COMPUTING SAAT INI
F. QUANTUM COMPUTING SAAT INI
Pada
pertengahan Februari lalu, sebuah perusahaan yang baru berdiri di Kanada
menyatakan telah meluncurkan komputer kuantum versi bisnis yang pertama di
dunia, menimbulkan komentar dan kesangsian para sarjana maupun ahli terkait.
Dan tak bisa tidak membuat kita berimajinasi, apakah era komputer kuantum telah
tiba lebih awal? Komputer kuantum dioperasikan menurut karakteristik mekanika
kuantum, menggunakan ilmu informasi kuantum, berdasarkan komputer yang
dilandasi sepenuhnya dengan satuan kuantum (qubit). Perusahaan D-Wave yang
berada di Vancover, Kanada mengatakan, bahwa komputer yang dikembangkan dengan
prinsip mekanika kuantum perusahaan tersebut lebih cepat berkali-kali lipat
dibanding sistem operasional komputer yang paling berkualitas di dunia saat
ini. Komputer yang diberi nama “Orion” ini, menggunakan teknik cetakan rata
yang sistematis, dipadukan dengan sebuah chip niobium superkonduksi dan suhu
ultrarendah, dapat mengerjakan 16 qubit. Chip inti harus dingin hingga
mendekati titik nol absolut (-125.15ÂșC), agar supaya dalam proses
perhitungannya tetap dalam kondisi kuantum.
Perusahaan
D-Wave menuturkan, bahwa komputer kuantum ini bisa mengoperasikan 64 ribu
hitungan secara bersamaan, dan prototipe komputer kuantum yang diperlihatkannya
pada 13 Februari lalu merupakan komputer tipe bisnis yang pertama di dunia, di
dalamnya ditanami chip kuantum yang dapat mengoperasikan 16 qubit. Perusahaan tersebut
berencana dalam waktu 18 bulan ke depan, kecepatannya akan dinaikkan hingga 32
qubits pada akhir tahun 2007 ini, dan pada 2008 mendatang kecepatannya akan
dinaikkan 512 qubits hingga 1024 qubits, dan akan disewakan bagi perdagangan.
Lalu,
apa kegunaan dari komputer kuantum tersebut?
Kepala
pelaksana perusahaan tersebut yakni Herb Martin mengatakan, bahwa manusia bisa
menggunakan komputer kuantum merancang obat-obatan gen. Perusahaan juga bisa
menggunakan komputer kuantum untuk mengelola rantai kebutuhan produk mereka.
Martin mengatakan : “Coba bayangkan, jika suatu perusahaan memiliki 40 pabrik
dan memproduksi satu juta komponen yang tidak sama, maka hal yang harus dicatat
itu bukankah tidak sedikit.”
Komputer kuantum juga dapat digunakan melindungi keamanan. Karena peristiwa 9 September, sejumlah besar pemerintah berbagai negara dan perusahaan banyak yang menaruh perhatian pada ilmu statistik biologi, telah membentuk sejumlah besar tentang gambar obyek, sidik jari yang hendak mereka lacak. Orang yang terdaftar sebagai teroris, di mana meski bisa dengan aman lolos dari pemeriksaan pabean. Dengan adanya komputer kuantum pada dasarnya bisa dengan cepat kembali memeriksa apakah pihak lain itu teroris atau bukan melalui gudang arsip yang telah di input lebih dulu oleh dinas keamanan.
Komputer kuantum juga dapat digunakan melindungi keamanan. Karena peristiwa 9 September, sejumlah besar pemerintah berbagai negara dan perusahaan banyak yang menaruh perhatian pada ilmu statistik biologi, telah membentuk sejumlah besar tentang gambar obyek, sidik jari yang hendak mereka lacak. Orang yang terdaftar sebagai teroris, di mana meski bisa dengan aman lolos dari pemeriksaan pabean. Dengan adanya komputer kuantum pada dasarnya bisa dengan cepat kembali memeriksa apakah pihak lain itu teroris atau bukan melalui gudang arsip yang telah di input lebih dulu oleh dinas keamanan.
Martin
menuturkan, bahwa dengan diluncurkannya produk tersebut membuktikan konsepsi
teknologi perdagangan komputer kuantum ini. Customer perusahaan D-Wave adalah
kalangan perdagangan. Tokoh dari kalangan perdagangan tidak peduli bagaimana
teknologi ini dapat dioperasikan, asalkan bisa menyelesaikan pola perdagangan
yang rumit mereka. Sesungguhnya, komputer dari perusahan D-Wave ini adalah
sebuah komponen campuran, yang dipadukan dengan chip kuantum sebagai
co-processor. Bagian terpenting adalah chip kuantum ini, terbuat dari bahan
superkonduksi aluminium niobium. Mengapa komputer kuantum bisa mencapai
hitungan cepat, adalah karena satuan data dasarnya adalah qubits, bisa secara
bersamaan mengerjakan 0 dan 1 sekaligus dengan cepat mengerjakan semua qubits.
Sebagian
besar insinyur berpendapat bahwa teknologi komputer kuantum masih harus di
lalui dengan sepotong perjalanan yang panjang. Komputer kuantum yang digunakan
sedikitnya masih membutuhkan 10 tahun lebih baru bisa dihadirkan. Perusahaan
D-Wave yang mempublikasikan prototipe komputer kuantum pada 13 Februari lalu
melaui situs net, dan yang lebih membuat sangsi para ahli maupun sarjana
terkait adalah kebenarannya. Pada 7 Maret lalu, insinyur NASA dari Laboratorium
Jet Propulsion yang terletak di Pasadena California, secara terbuka mengumumkan
bahwa mereka memang pernah membuat sebuah chip kuantum khusus untuk perusahaan
D-Wave. Bagi insinyur di Laboratorium Microdevices, NASA, membuat sirkuit
superkonduksi untuk customer adalah hal yang biasa. Mereka juga penah merancang
Chip untuk Hypers Inc di New York, selain itu juga pernah membuat perlengkapan
pesawat antariksa untuk misi Herchel-nya ESA (European Space Agency).
Apakah
komputer kuantum benar-benar tidak lama lagi akan hadir dalam kehidupan nyata
sebagaimana yang dikatakan perusahann D-Wave? Sebagian besar perusahaan
komputer terkemuka merasa sangsi atas hal ini. Selain itu ada ilmuwan yang
berpendapat, bahwa jika memang benar ada sistem kuantum yang demikian praktis,
terutama di saat penambahan atau penguraian sandi pada sistem finansial yang
masih sangat lemah ini, maka ini akan menjadi satu terobosan teknologi yang
penting. Namun ahli juga berpendapat, bahwa jika memang perusahaan kecil
seperti D-Wave ini benar-benar memiliki teknologi demikian pasti akan
berkembang positif, dalam 5-8 tahun jika mereka mendapatkan teknologi
menyelesaikan rancangannya, maka besar kemungkinan akan dicari dan ditampung
oleh perintis teknologi kelas berat seperti Intel dan IBM.
Sumber: