Pengantar Quantum Computation

A. Pendahuluan

Teori komputer kuantum pertama kali dicetuskan oleh fisikawan dari Argonne National Laboratory sekitar 20 tahun lalu. Paul Benioff merupakan orang pertama yang mengaplikasikan teori fisika kuantum pada dunia komputer di tahun 1981. 

Komputer kuantum adalah 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. 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.

B. Entanglement

Merupakan fenomena yang dihasilkan dari mekanika kuantum dan dimanfaatkan untuk teknologi komputer kuantum. Rumusannya, terdapat 2 buah atom yang telah mendapatkan gaya tertentu, keduanya bisa masuk pada keadaan entangled. Keadaan ini memungkinkan kedua atom-atom tersebut akan tetap berhubungan walaupun jarak memisahkan keduanya. Ini dibuktikan dengan sebuah analogi yang menggambarkan sepasang manusia yang memiliki telepati yang jika salah satu dicubit maka yang lain akan merasakan sakit juga. Perlakuan terhadapa salah satu atom akan mempengaruhi keadaan atom yang menjadi pasangannya. Sikon ini sungguh cepat dan seakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya!

Komunikasi menggunakan komputer kuantum kecepatannya sangat tinggi, sehingga terlihat seakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya.

C. Pengoperasian Data Qubit

Komputer kuantum beroperasi dari kedua nilai yang disimpan pada setiap qubit diwaktu yang sama. Selain itu, n Qubits masing-masing superposisi dari 0 dan 1 mengkodekan 2n nilai, dan komputer kuantum dapat menghitung pada seluruh nilai ini sekaligus. Paralelisme yang besar ini fungsi eksponen dari jumlah partikel yang digunakan dalam komputasi disebut paralelisme kuantum. Setiap rangkaian klasik punya rangkaian kuantum yang sesuai, jadi sebuah komputer kuantum dapat melakukan perhitungan dalam semua nilai dalam waktu yang hampir sama dibutuhkan oleh komputer biasa dalam melakukan perhitungan tunggal.

D. Quantum Gates

Quantum Gates merupakan sebuah gerbang kuantum yang dimana memiliki fungsi untuk dapat mengoperasikan bit yang terdiri dari 0 dan 1 menjadi qubits. Sehingga, Quantum Gates dapat mempercepat banyaknya perhitungan bit pada waktu bersamaan.

Sebuah Quantum Gates atau Quantum Logic Gates adalah dasar kuantum sirkuit operasi pada sejumlah kecil qubit. Mereka adalah bangunan sirkuit kuantum, seperti logic gates klasik untuk sirkuit digital konvensional.

E. Algoritma Shor

Algoritma shor adalah salah satu lanjutan paradigma dasar, tapi algortima ini tampak terisolir dari kebanyakan temuan lain ilmu informasi kuantum.

Para ilmuwan IBM mengontrol sebuah tabung kecil (vial) yang berisikan satu miliar-miliar (10 pangkat 18) dari molekul-molekul ini untuk mengeksekusi algoritma Shor dan mengidentifikasikan secara tepat 3 dan 5 sebagai faktor 15. Meskipun jawaban ini mungkin kelihatan sangat sepele, kontrol yang dibutuhkan untuk mengatur tujuh putaran dalam kalkulasi ini menjadikan komputasi kuantum ini komputasi yang paling rumit yang pernah dijalankan hingga saat ini.

sumber:

1,2,3,4,5,6