A. Pendahuluan
Quantum
Computation 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. 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.
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. Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit; dalam komputer kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit.
B. Entaglement
Entanglement
atau ketertarikan kuantum adalah salah satu prinsip utama dari fisika kuantum.
Entanglement kuantum adalah beberapa partikel terkait dalam sedemikian rupa
sehingga pengukuran keadaan kuantum satu partikel menentukan kemungkinan
keadaan kuantum dari partikel lainnya. Secara keseluruhan, superposisi kuantum
dan entanglement menciptakan daya komputasi yang sangat ditingkatkan. Dimana 2
bit di komputer biasa dapat menyimpan hanya satu dari empat konfigurasi biner
(00,01,10 atau 11) pada waktu tertentu, register 2 qubit dalam sebuah koputer
kuantum dapat menyimpan semua empat nomor secara bersamaan, karena qubit
masing-masing mewakili dua nilai. Jika lebih qubit ditambahkan, kapasitas meningkat
diperluas secara eksponensial.
C. Pengoperasian Data Qubit
Dalam
komputer kuantum, sejumlah partikel elemental seperti elektron atau foton dapat
digunakan (dalam praktek, keberhasilan juga telah dicapai dengan ion), baik
dengan biaya mereka atau polarisasi bertindak sebagai representasi dari 0 dan /
atau 1. Setiap partikel-partikel ini dikenal sebagai qubit, sifat dan perilaku
partikel-partikel ini (seperti yang diungkapkan dalam teori kuantum ) membentuk
dasar dari komputasi kuantum. Dua aspek yang paling relevan fisika kuantum
adalah prinsip superposisi dan Entanglement. 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.
D. Quantum Gates
Dalam
kuantum komputer 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 digitalkonvensional. Gerbang kuantum gerbang
logika adalah dasar sirkuit kuantum yang beroperasi pada sejumlah kecil qubit .
Mereka adalah blok bangunan sirkuit kuantum, seperti klasik gerbang logika yang
untuk sirkuit digital konvensional.
Tidak
seperti banyak gerbang logika klasik, logika kuantum gerbang reversibel. Namun,
adalah mungkin untuk melakukan komputasi klasik menggunakan gerbang hanya
reversibel. Sebagai contoh, reversibel gerbang Toffoli dapat melaksanakan semua
fungsi Boolean. Gerbang ini memiliki setara kuantum langsung, menunjukkan bahwa
sirkuit kuantum dapat melakukan semua operasi yang dilakukan oleh sirkuit
klasik.
Quantum
gerbang logika yang diwakili oleh matriks kesatuan. Gerbang kuantum yang paling
umum beroperasi pada ruang satu atau dua qubit, seperti biasa klasik gerbang
logika beroperasi pada satu atau dua bit. Ini berarti bahwa sebagai matriks,
gerbang kuantum dapat dijelaskan oleh 2 × 2 atau 4 × 4 matriks kesatuan.
E. Algoritma Shor
Algoritma
Shor, dinamai matematikawan Peter Shor , adalah algoritma kuantum yaitu
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
terhaadap bilanga 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:
