Pengertian, Algoritma, dan Implementasi Quantum Computing

Assalamualaikum Warahmatullah Wabarokatuh

Untuk menemani bulan UTS ini, saya mendapat tugas untuk mencari pengertian, algoritma dan implementasi dari Quantum Computing. Apa itu Quantum Computing?

Pengertian Quantum Computing

Quantum Computatng atau komputer kuantum adalah sebuah alat untuk perhitungan, dimana perhitungan ini menggunakan langsung fenomena kuantum mekanik dan perhitungan ini seperti superposisi dan belitan untuk melakukan operasi pada data. Kuantum komputer berbeda dari komputer tradisional yang didasarkan pada transistor. Perbedaan komputer kuantum dengan komputer klasik adalah pada sebuah komputer klasik memiliki memori terdiri dari bit, dimana tiap bit mewakili salah satu atau nol. Sedangkan sebuah komputer kuantum mempertahankan urutan qubit. Sebuah qubit tunggal dapat mewakili satu, nol, atau, krusial. 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.

Pengopeasian data qubit

Ilmu informasi quantum dimulai dengan menggeneralisir sumberdaya fundamental informasi klasik—bit—menjadi bit quantum, atau qubit. Sebagaimana bit merupakan objek ideal yang diabstraksi dari prinsip-prinsip fisika klasik, qubit adalah objek quantum ideal yang diabstraksi dari prinsip-prinsip mekanika quantum. Bit bisa direpresentasikan dengan kawasan-magnetik pada cakram, voltase pada sirkuit, atau tanda grafit yang dibuat pensil pada kertas. Pemfungsian status-status fisikal klasik ini sebagai bit tidak bergantung pada detil bagaimana mereka direalisasikan. Demikian halnya, atribut-atribut qubit adalah independen dari representasi fisikal spesifik sebagai pusingan nukleus atom atau, katakanlah, polarisasi photon cahaya.

Bit digambarkan oleh statusnya, 0 atau 1. Begitu pula, qubit digambarkan oleh status quantumnya. Dua status quantum potensial untuk qubit ekuivalen dengan 0 dan 1 bit klasik. Namun dalam mekanika quantum, objek apapun yang memiliki dua status berbeda pasti memiliki rangkaian status potensial lain, disebut superposisi, yang menjerat kedua status hingga derajat bermacam-macam. Status-status qubit yang diperkenankan persisnya merupakan semua status yang harus bisa dicapai, secara prinsip, oleh bit klasik yang ditransplantasikan ke dalam dunia quantum. Status-status qubit ekuivalen dengan titik-titik di permukaan bola, di mana 0 dan 1 sebagai kutub selatan dan utara [lihat boks di bawah]. Kontinum status antara 0 dan 1 membantu perkembangan banyak atribut luar biasa informasi quantum.

Sejarah Quantum Computing

Bidang komputasi kuantum pertama kali diperkenalkan oleh Yuri Manin pada tahun 1980 dan Richard Feynman pada tahun 1982. Sebuah komputer kuantum dengan berputar sebagai bit kuantum juga diformulasikan untuk digunakan sebagai kuantum ruang-waktu pada tahun 1969. Ide mengenai komputer kuantum ini berasal dari beberapa fisikawan antara lain 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). Pada awalnya Feynman mengemukakan idenya mengenai sistem kuantum yang juga dapat melakukan proses penghitungan. Fenyman juga mengemukakan bahwa sistem ini bisa menjadi simulator bagi percobaan fisika kuantum. Selanjutnya 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 yang digunakan

Algoritma Shor adalah contoh lanjutan paradigma dasar (berapa banyak waktu komputasi diperlukan untuk menemukan faktor bilangan bulat n-bit?), tapi algoritma ini tampak terisolir dari kebanyakan temuan lain ilmu informasi quantum. Sekilas, itu cuma seperti trik pemrograman cerdik dengan signifikansi fundamental yang kecil. Penampilan tersebut menipu; para periset telah menunjukkan bahwa algoritma Shor bisa ditafsirkan sebagai contoh prosedur untuk menetapkan level energi sistem quantum, sebuah proses yang fundamental. Seiring waktu berjalan dan kita mengisi lebih banyak pada peta, semestinya kian mudah memahami prinsip-prinsip yang mendasari algortima Shor dan algoritma quantum lainnya dan, kita harap, mengembangkan algoritma baru.

Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum untuk mencari database disortir dengan entri N di O ( N1 / 2 ) waktu dan menggunakan O ( log N ) ruang penyimpanan (lihat notasi O besar ) . Lov Grover dirumuskan itu pada tahun 1996 . Dalam model komputasi klasik , mencari database unsorted tidak dapat dilakukan dalam waktu kurang dari waktu linier (jadi hanya mencari melalui setiap item optimal ) . Algoritma Grover menggambarkan bahwa dalam model kuantum pencarian dapat dilakukan lebih cepat dari ini ; sebenarnya waktu kompleksitas O ( N1 / 2 ) adalah asimtotik tercepat mungkin untuk mencari database unsorted dalam model kuantum linear . Ini menyediakan percepatan kuadrat , seperti algoritma kuantum lainnya , yang dapat memberikan percepatan eksponensial atas rekan-rekan mereka klasik . Namun, bahkan percepatan kuadrat cukup besar ketika N besar . Seperti banyak algoritma kuantum , algoritma Grover adalah probabilistik dalam arti bahwa ia memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas tinggi . Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan mengulangi algoritma .

Implementasi Quantum Computing
Dalam video ini dijelaskan 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 . Dengan menggunakan desentralisasi , segerombolan kuantum AI , dimungkinkan untuk mensimulasikan perilaku muncul juga, seperti Langton itu semut , yang bisa melihat munculnya kecerdasan simulasi berbasis kuantum yang bisa pergi sejauh untuk menciptakan robot selular realistis pada komputer .

            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. Selain itu, dimungkinkan untuk menggunakan metaheuristik untuk melakukan koreksi kesalahan pada perangkat lunak menggunakan jaringan syaraf tiruan dengan membandingkan pemecahan sebuah komputer kuantum dengan perangkat lunak program reguler dari komputer biasa masalah dioptimalkan . Karena komputer biasa tidak kuantum mekanik , mereka harus diprogram klasik . Namun, dengan menggunakan metaheuristik kuantum dimungkinkan untuk melakukan optimasi masalah menggunakan kecerdasan buatan pada sebuah komputer kuantum dan kemudian dibandingkan dengan arsitektur baris perintah dalam software konvensional pada komputer klasik , yang mungkin terlalu rumit untuk memodifikasi atau untuk memeriksa untuk kesalahan menggunakan perangkat lunak insinyur manusia .

Sekian penjelasan Quantum Computing dari saya, kurang lebihnya mohon dimaafkan

Wassalamualaikum Warahmatullah Wabarokatuh

Referensi :

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computer
2. http://no21reason.blogspot.com/2013/05/pengantar-quantum-computation.html
3. http://technohitech.blogspot.com/2011/01/algoritma-pencarian.html
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Grover's_algorithm
5. http://annisa-anggi.blogspot.com/2014/04/implementasi-quantum-computing.html