Quantum Computation

Pendahuluan

Secara definisi, komputer quantum adalah komputer yang memanfaatkan fenomena-fenomena dari mekanika quantum, seperti quantum superposition dan quantum entanglement dalam proses komputasi data. Komputer quantum dapat jauh lebih cepat dari komputer konvensional pada banyak masalah, salah satunya yaitu masalah yang memiliki sifat berikut:

1. Satu-satunya cara adalah menebak dan mengecek jawabannya berkali-kali

2. Terdapat n jumlah jawaban yang mungkin

3. Setiap kemungkinan jawaban membutuhkan waktu yang sama untuk mengeceknya

4. Tidak ada petunjuk jawaban mana yang kemungkinan benarnya lebih besar: memberi jawaban dengan asal tidak berbeda dengan mengeceknya dengan urutan tertentu.

Contoh dari masalah itu misalnya password cracker yang mencoba menebak password dari file terenkripsi (dengan asumsi passwordnya memiliki panjang maksimal). Untuk masalah seperti di atas, waktu yang dibutuhkan oleh komputer quantum untuk menyelesaikannya proporsional dengan akar dari n. Hal ini dapat membuat waktu yang dibutuhkan dari tahunan menjadi hitungan menit.

Proses komputasi dilakukan pada partikel ukuran nano yang memiliki sifat mekanika quantum, maka

satuan unit informasi pada Komputer Quantum disebut quantum bit, atau qubit. Berbeda dengan bitbiasa, nilai sebuah qubit bisa 0, 1, atau superposisi dari keduanya. Sampai saat ini telah dikemukaan dua algoritma baru yang bisa digunakan dalam sistem quantum yaitu Algoritma Shor dan Algoritma Grover (Yaitu sebuah algoritma kuantum yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian linear klasik untuk list tak terurut. Sebagian besar algoritma pencarian, seperti pencarian linear, pencarian biner dan pohon pencarian biner yang self-balancing, dapat dikembangkan dengan sedikit tambahan costuntuk menemukan semua nilai yang kurang dari atau lebih dari sebuah kunci, operasi ini disebut pencarian jangkauan (range search). Pengecualin ada pada tabel hash, yang tidak dapat melakukan pencarian tersebut secara efisien).

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.

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.

Quantum Gates

Gerbang kuantum biasanya direpresentasikan sebagai matriks. Sebuah gerbang yang bekerja pada k qubit diwakili oleh 2 x 2 ^{k k} matriks kesatuan. Jumlah qubit dalam input dan output dari gerbang harus sama. Tindakan dari gerbang kuantum ditemukan dengan mengalikan matriks mewakili gerbang dengan vektor yang mewakili keadaan kuantum. Tidak seperti banyak gerbang logika klasik, gerbang logika kuantum yang reversibel (model komputasi dimana proses komputasi sampai batas tertentu adalah reversibel, yaitu waktu-dibalik).

Algoritma Shor

Algoritma Shor (Algoritma Shor untuk faktorisasi bilangan yang merupakan kategori waktu-polinomial menunjukkan bahwa komputer quantum memiliki kemampuan melebihi komputer quantum dalam kenyataan bahwa komputer quantum dapat bekerja secara lebih efisien daripada komputer klasik. Algoritma Shor memberikan sebuah contoh bagaimana memanfaatkan sifat-sifat keadaan kuantum dan mengeksploitasinya sedemikian sehingga dapat menyelesaikan masalah tertentu. Hal ini mendorong penelitian mengenai bagaimana merancang algoritma yang dapat memanfaatkan fenomena kuantum.)

http://informatika.stei.itb.ac.id/~rinaldi.munir/Matdis/2008-2009/Makalah2008/Makalah0809-087.pdf

http://id.scribd.com/doc/60026708/Algoritma-Kuantum-untuk-Faktorisasi-Bilangan

http://vespaunikk.wordpress.com/2011/05/27/algoritma-kuantum/

http://commintech.wordpress.com/2010/05/03/great-computer-komputer-ajib/