MAKALAH
PENGANTAR KOMPUTASI MODERN
Disusun Oleh:
Aldis Rachtya 50416514
Ardiano Vito Saputra 51416017
Indra Wibowo 53416513
Muhammad Irvan Azmatyan 54416960
FAKULTAS
TEKNOLOGI INDUSTRI
JURUSAN
TEKNIK INFORMATIKA
UNIVERSITAS
GUNADARMA
2020
A.
Definisi
Quantum Computation atau
Komputasi Kuantum terdiri dari 2 kata, yaitu kuantum dan komputasi.
Komputasi adalah suatu
kegiatan menghitung atau memproses suatu imputan atau masukan kepada alat yang
namanya komputer. Lalu komputer itu dengan berbagai cara sesuai pemrograman dan
algoritma atau langkah-langkah proses penyelesaian menyelesaikan atau mengatasi
masalah yang diinput menghasilkan suatu output atau keluaran yang menyelesaikan
suatu masalah.
Sedangkan kuantum adalah
Istilah Quanta (plural: quantum) dipopulerkan oleh fisika, yang merujuk pada
satuan terkecil dari cahaya (foton). Penemuan sifat partikel (selain sifat
gelombang) cahaya ini memulai perkembangan baru fisika, meloncat dari konsep
klasik kepada konsep yang lebih modern, lazim dikenal sebagai fisika kuantum
atau juga fisika modern.
Dari kedua pengertian
tersebut menurut Joachim Stolze dam Dieter Suter dalam bukunya “Quantum
Computing : A Short Course from Theory to Experiment”, komputasi kuantum adalah
memanfaatkan fenomena ‘aneh’ yang disebut sebagai superposisi. Dalam mekanika
kuantum, suatu partikel bisa berada dalam dua keadaan sekaligus. Inilah yang
disebut keadaan superposisi. Dalam komputer kuantum, selain 0 dan 1 dikenal
pula superposisi dari keduanya. Ini berarti keadaannya bisa berupa 0 dan 1,
bukan hanya 0 atau 1 seperti di komputer
digital biasa. Komputer kuantum tidak menggunakan Bits tetapi QUBITS (Quantum
Bits). Karena kemampuannya untuk berada di bermacam keadaan (multiple states),
komputer kuantum memiliki potensi untuk melaksanakan berbagai perhitungan
secara simultan sehingga jauh lebih cepat dari komputer digital.
Komputer kuantum adalah
salah satu komputer yang belum sama sekali ada di dunia ini. Karena ini
merupakan komputer yang sangat mustahil di ciptakan. Tapi mungkin saja ini 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 computer 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.
B.
Sejarah
Singkat
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).
C.
Entanglement
Entanglement (belitan)
merupakan fenomena ‘aneh’ yang terjadi pada Quantum Computing, fenomena ini
dimanfaatkan oleh ilmuan dalam pembuatan Quantum Computing.
Dalam keadaan ini, perilaku
dua atom yang saling berkaitan akan sama dengan atom pasangannya. Jika pada
atom 1 mengalami perubahan, maka atom pasangannya juga 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.
D.
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 Shor terdiri dari
dua bagian:
a. Penurunan
yang bisa dilakukan pada komputer klasik, dari masalah anjak untuk masalah
ketertiban -temuan.
b. 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.
·
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.
Bila kita menggunakan
komputer konvensional untuk melakukan pemfaktoran bilangan-bilangan besar,
setiap penambahan digit akan melipatduakan waktu yang dibutuhkan untuk
menemukan faktor-faktornya. Sebaliknya, waktu untuk melakukan pemfaktoran
dengan menggunakan komputer kuantum hanya akan bertambah panjang secara konstan
bila sebuah digit ditambahkan ke bilangan yang akan difaktorkan tersebut.
Referensi:
http://luciferion-knight.blogspot.co.id/2013/06/pengantar-komputasi-kuantum.html
