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.
Walaupun komputer kuantum masih dalam pengembangan, telah dilakukan eksperimen dimana operasi komputasi kuantum dilakukan atas sejumlah kecil Qubit. Riset baik secara teoretis maupun praktik terus berlanjut dalam laju yang cepat, dan banyak pemerintah nasional dan agensi pendanaan militer mendukung riset komputer kuantum untuk pengembangannya baik untuk keperluan rakyat maupun masalah keamanan nasional seperti kriptoanalisis.
Telah dipercaya dengan sangat luas, bahwa apabila komputer kuantum dalam skala besar dapat dibuat, maka komputer tersebut dapat menyelesaikan sejumlah masalah lebih cepat daripada komputer biasa. Komputer kuantum berbeda dengan komputer DNA dan komputer klasik berbasis transistor, walaupun mungkin komputer jenis tersebut menggunakan prinsip kuantum mekanik. Sejumlah arsitektur komputasi seperti komputer optik walaupun menggunakan superposisi klasik dari gelombang elektromagnetik, namun tanpa sejumlah sumber kuantum mekanik yang spesifik seperti keterkaitan, maka tak dapat berpotensi memiliki kecepatan komputasi sebagaimana yang dimiliki oleh komputer kuantum.
Komputasi kuantum
merupakan bidang studi yang memfokuskan pada bidang teknologi komputer
yang berkembang atas dasar prinsip-prinsip dasar teori kuantum, misalnya
superposisi dan keterkaitan untuk melakukan operasi data. Teori kuantum
menjelaskan sifat dan perilaku energi dan materi pada kuantum.
Prinsip dasar
komputer kuantum adalah sifat kuantum dari partikel dapat digunakan
untuk mewakili data dan struktur data, serta mekanika kuantum dapat
digunakan untuk melakukan operasi dengan data ini. Untuk mengembangkan
komputer dengan sistem kuantum diperlukan suatu logika yang baru yang
sesuai dengan prinsip kuantum.
Teori Kuantum
Sejak tahun 1990,
teori kuantum mulai berkembang dengan presentasi oleh Max Planck ke
himpunan Fisika Jerman. Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi ada
dalam uni individu ('kuanta'). Perkembangan selanjutnya yang dilakukan
oleh sejumlah ilmuwan selama tiga puluh tahun berikutnya menyebabkan
pemahaman modern tentang teori kuantum.
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
Qubit (kuantum
bit), adalah mitra dalam komputasi kuantum dengan biner atau bit dari
komputasi klasik. Qubit adalah unit dasar informasi dalam komputer
kuantum. Dua aspek yang paling relevan dengan fisika kuantum adalah
prinsip superposisi dan entanglement.
d. Quantum Gates
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.
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.
e. Algoritma Shor
Sebuah komputer
kuantum tidaklah sama dengan komputer klasik. Hal ini tidak dalam hal
kecepatan saja, namun juga dalam hal pemrosesan informasi. Sebuah
komputer kuantum dapat mensimulasikan sebuah proses yang tidak dapat
dilakukan oleh komputer klasik. Hal ini membuat para ilmuwan harus
memiliki paradigma baru dalam hal permrosesan informasi.
Selama ini, sebuah
komputer bekerja didasarkan hukum-hukum fisika klasik. Informasi
didefinisikan secara positif, direpresentasikan secara material dan
diproses berdasarkan hukum-hukum fisika klasik. Ketika para fisikawan
masuk ke dalam teori kuantum dalam pemrosesan informasi, mereka
diharuskan untuk mengubah pandangan mereka mengenai pemrosesan
informasi. Lebih jauh lagi, mereka harus mengembangkan sebuah sistem
logika baru yang mengikuti hukum-hukum fisika kuantum. Sistem logika
baru ini disebut dengan logika kuantum. Sistem logika kuantum berbeda
sama sekali dengan sistem logika yang selama ini dipakai, yaitu sistem
logika yang dikembangkan oleh Aristoteles.
Dengan sistem
logika yang baru, para ilmuwan harus memikirkan sebuah algoritma yang
berbeda untuk memproses informasi. Inilah yang sebenarnya merupakan inti
dari komputer kuantum. Beberapa algoritma telah dikembangkan dan yang
di antaranya telah berhasil ditemukan adalah algoritma Shor yang
ditemukan oleh Peter Shor pada tahun 1995. Lewat algoritma Shor ini,
sebuah komputer kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang saat
ini secara umum 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.
Sebagai contoh,
seorang pemecah kode akan membutuhkan waktu 8 bulan dan 1.600 pengguna
internet jika ia akan memecahkan kode RSA yang disandikan dalam 129
digit. Jika hal ini mungkin, pengirim data hanya perlu menambahkan digit
pada kode RSA-nya agar para pemecah kode membutuhkan waktu yang lebih
lama lagi untuk memecahkan kuncinya. Sebagai gambaran, pemecahan kode
RSA 140 (140 digit) akan membutuhkan waktu yang lebih lama dari umur
alam semesta (15 miliar tahun). Namun, jika pemecah kode menggunakan
komputer kuantum, mereka dapat memecahkan kode RSA 140 hanya dalam waktu
beberapa detik. Hal inilah yang membuat waswas para pengguna channel
komunikasi rahasia saat ini untuk melakukan pengiriman data secara aman.
SUMBER :
Tidak ada komentar :
Posting Komentar