Pengantar Quantum Computation

Quantum Computing (komputer kuantumadalah sebuah alat untuk perhitungan, dimana penghitungan ini menggunakan langsung fenomena kuantum mekanik, dan perhitungan ini seperti superposisi dan belitan. Untuk melakukan operasi pada dataQuantum komputer berbeda dari komputer tradisional yang didasarkan pada transistorPrinsip dasar di balik perhitungan kuantum adalah bahwa sifat kuantum dapat digunakan untuk mewakili data dan melakukan operasi pada data.


Pengoperasian Data Qubit, Quantum Gates, dan Algoritma Shor

Quantum Bit 

Pada komputasi quantum, ada keterhubungan dengan biner.  Pada pc dan komputasi quantum sama-sama menggunakan bahasa komputer yang disebut biner. Biner adalah basis 2 dalam bahasa matematika karena hanya terdiri dari dua digit, yaitu 1 dan 0. Dalam komputasi kuantum unit dasar dari informasi adalah qubit (quantum bit). Qubit membentuk dasar dari komputasi kuantum. Qubit dalam komputasi quantum berbeda dari biner yang biasa di gunakan pada pc lama. Misalkan, Dalam komputer klasik mengatakan memiliki dua bit. Kedua bit bisa terdiri dari satu dari kombinasi berikut: 00/01/10/11. Dalam komputasi kuantum, dua qubit juga dapat terdiri dari satu dari keempat kombinasi tersebut di atas yang disebut state bagian dasar komputasi. Sementara sepasang klasik bit dapat menyimpan nomor ini hanya satu per satu, sepasang qubit juga bisa eksis dalam superposisi dari dasar empat state atau antara 0 dan 1. Ini berarti bahwa sepasang qubit secara simultan dapat terdiri dari semua empat state yang mungkin atau kombinasi (00, 01, 10, 11). Dengan demikian, qubit dapat berisi sejumlah besar informasi dan hasil ini dalam komputer kuantum yang secara eksponensial lebih kuat daripada komputer klasik (non-kuantum). Ada empat perangkat kontrol yang dapat digunakan untuk membuat qubit:

  • Perangkap ion
  • Titik-titik kuantum
  • Semiconductor impurities
  • Sirkuit superkonduktor

Pengoperasian Data Qubit

Pengoperasian pada Data Qubits adalah dengan kedua nilai yang disimpan pada setiap qubit akan selalu mempengaruhi operasi komputer kuantum. Selain itu, sebuah n qubits sama-sama ber-superposisi dari 0 dan 1, dia berperan untuk mengkodekan 2n nilai. Komputer kuantum dapat menghitung nilai keseluruhannya sekaligus. Keadaan paralel ini memiliki istilah Paralelisme Kuantum. Setiap rangkaian yang tercipta selalu memiliki rangkaian kuantum yang sesuai. Jadi dapat disimpulkan bahwa teknologi yang diterapkan pada komputer kuantum mampu melakukan perhitungan pada semua nilai pada waktu yang hampir sama, dengan waktu yang sama komputer konvensional hanya bisa melakukan perhitungan tunggal.

qub

Quantum Gates

Quantum Gates adalah sebuah gerbang kuantum yang berfungsi mengoperasikan bit yang terdiri dari 0 dan 1 menjadi qubits. Cara kerja Gerbang kuantum mirip dengan gerbang logika klasik. Gerbang logika klasik mengambil bit sebagai input, mengevaluasi dan memproses input dan menghasilkan bit baru sebagai output. Gerbang logika kuantum mengambil dalam qubit yang bisa eksis dalam keadaan superposisi, ini membuka dimensi baru seluruh kemungkinan solusi dan output.

Dalam komputer kuantum dan khususnya model rangkaian kuantum perhitungan, sebuah quantum gates atau quantum logic gates adalah dasar kuantum sirkuit operasi pada sejumlah kecil qubit. Mereka adalah blok bangunan sirkuit kuantum, seperti logic gates klasik untuk sirkuit digital konvensional.

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 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.


Referensi

http://djuneardy.blogspot.co.id/2015/04/quantum-computing-entanglement.html

https://sainstory.files.wordpress.com/2012/08/penjelasan-qubit.png?w=483&h=330

http://maladawatunnajah.blogspot.co.id/2015/11/pengoperasian-data-qubit.html

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s