Pada kesempatan kali ini, akan dibahas mengenai Quantum Computing, dimana pada pembahan ini terdapat beberapa sub bagian mengenai Quantum Computing seperti Pengertian quantum computing, algoritma yang biasa digunakan dalam quantum computing, dan implementasi quantum computing.
Pengertian Quantum Computing
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
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.
Seperti tahun 2014 komputasi
kuantum masih dalam masa pertumbuhan tetapi percobaan telah dilakukan di mana
operasi komputasi kuantum dieksekusi pada sejumlah sangat kecil dari qubit. Kedua
penelitian praktis dan teoritis terus, dan banyak pemerintah nasional dan
militer lembaga donor mendukung penelitian komputasi kuantum untuk
mengembangkan kuantum computer untuk tujuan keamanan baik sipil maupun
nasional, seperti kriptoanalisis.
Komputer kuantum skala besar
akan mampu memecahkan masalah tertentu jauh lebih cepat daripada komputer
klasik menggunakan yang terbaik saat ini dikenal algoritma, seperti faktorisasi
integer menggunakan algoritma “Shor” atau “simulasi kuantum system banyak tubuh”.
Algoritma Quantum Computing
Apa yang membuat
algoritma kuantum menarik adalah bahwa mereka mungkin dapat memecahkan beberapa
masalah lebih cepat daripada algoritma klasik. Dalam Quantum Computing, banyak jenis algoritma yang digunakan, seperti algoritma Shor, algoritma Grover, algoritma Simon, algoritma Deutsch - Jozsa. Namun algoritma yang paling terkenal adalah algoritma Shor untuk anjak piutang, dan algoritma Grover untuk mencari database
terstruktur atau daftar unordered.
Algortima
Shor berjalan secara eksponensial lebih cepat daripada algoritma klasik
terkenal karena anjak piutang, yang umum saringan field nomor .
Algoritma
Shor merupakan sebuah algoritma kuantum yang efisien bisa menguraikan pada
pengali jumlah besar. Algortima ini merupakan pusat pada sistem yang
menggunakan teori bilangan untuk memperkirakan periodisitas dari urutan nomor.
Ditemukan oleh Peter Shor. Algortima ini di perbaharui oleh Lov Grover dari
Bell Labs pada tahun 1996, dengan algoritma yang sangat cepat dan terbukti
menjadi yang tercepat mungkin untuk mencari melalui database tidak terstruktur.
Algoritma ini sangat efisien sehingga hanya membutuhkan rata-rata, sekitar akar
N persegi pencarian untuk menemukan
hasil yang diinginkan, sebagai lawan pencarian dalam komputasi klasik, yang
pada kebutuhan rata-rata N / 2 pencarian. N adalah jumlah total elemen.
Algoritma Shor didasarkan dari sebuah teori
bilangan: fungsi F(a) = xamod n adalah feungsi periodik jika x adalah bilangan
bulat yang relatif prima dengan n. Dalam Algoritma Shor, n akan menjadi
bilangan bulat yang hendak difaktorkan. Pada masalah ini algoritma quantum shor
memanfaatkan pararellisme quantum untuk melakukannya hanya dengan satu langkah.
Karena F(A) adalah fungsi periodik, maka fungsi ini memiliki sebuah periode r.
Diketahui x0mod n = 1, maka xr mod n =1, begitu juga x2r mod n dan seterusnya.
Algoritma Grover berjalan kuadratik lebih cepat daripada
algoritma klasik yang terbaik untuk tugas yang sama.
Algoritma Grover adalah sebuah
algoritma kuantum untuk mencari database disortir dengan entri N di O ( N1 / 2
) waktu dan menggunakan O ( log N ) ruang penyimpanan (lihat notasi O besar ) .
Lov Grover dirumuskan itu pada tahun 1996 . Dalam model komputasi klasik ,
mencari database unsorted tidak dapat dilakukan dalam waktu kurang dari waktu
linier (jadi hanya mencari melalui setiap item optimal ) . Algoritma Grover
menggambarkan bahwa dalam model kuantum pencarian dapat dilakukan lebih cepat
dari ini ; sebenarnya waktu kompleksitas O ( N1 / 2 ) adalah asimtotik tercepat
mungkin untuk mencari database unsorted dalam model kuantum linear . Ini
menyediakan percepatan kuadrat , seperti algoritma kuantum lainnya , yang dapat
memberikan percepatan eksponensial atas rekan-rekan mereka klasik . Namun,
bahkan percepatan kuadrat cukup besar ketika N besar . Seperti banyak algoritma
kuantum , algoritma Grover adalah probabilistik dalam arti bahwa ia memberikan
jawaban yang benar dengan probabilitas tinggi . Kemungkinan kegagalan dapat
dikurangi dengan mengulangi algoritma. (
Sebuah Contoh Bahasa dari algoritma kuantum deterministik adalah
algoritma Deutsch - Jozsa , Yang Selalu menghasilkan jawaban Yang BENAR).
Algoritma Deutsch-Jozsa memecahkan kotak hitam masalah yang mungkin memerlukan eksponensial banyak pertanyaan ke kotak hitam untuk setiap komputer deterministik, tetapi dapat dilakukan dengan tepat 1 query dengan sebuah komputer kuantum. Jika kita membiarkan kedua kuantum dibatasi-kesalahan dan algoritma klasik, maka tidak ada percepatan karena algoritma probabilistik klasik dapat memecahkan masalah dengan sejumlah konstan query dengan probabilitas kecil kesalahan. Algoritma menentukan apakah fungsi f adalah baik konstan (0 pada semua input atau 1 pada semua input) atau seimbang (mengembalikan 1 untuk setengah dari domain input dan 0 untuk setengah lainnya).
Algoritma Deutsch-Jozsa memecahkan kotak hitam masalah yang mungkin memerlukan eksponensial banyak pertanyaan ke kotak hitam untuk setiap komputer deterministik, tetapi dapat dilakukan dengan tepat 1 query dengan sebuah komputer kuantum. Jika kita membiarkan kedua kuantum dibatasi-kesalahan dan algoritma klasik, maka tidak ada percepatan karena algoritma probabilistik klasik dapat memecahkan masalah dengan sejumlah konstan query dengan probabilitas kecil kesalahan. Algoritma menentukan apakah fungsi f adalah baik konstan (0 pada semua input atau 1 pada semua input) atau seimbang (mengembalikan 1 untuk setengah dari domain input dan 0 untuk setengah lainnya).
Algoritma Simon memecahkan masalah black-box secara eksponensial lebih cepat daripada algoritma klasik, termasuk dibatasi-kesalahan algoritma probabilistik. Algoritma ini, yang akan menghasilkan percepatan eksponensial atas semua algoritma klasik yang kita anggap efisien, adalah motivasi untuk algoritma Shor anjak.
Implementasi Quantum Computing
pada 19 Nov 2013 Lockheed
Martin , NASA dan Google semua memiliki satu misi yang sama yaitu
mereka semua membuat komputer kuantum sendiri . Komputer kuantum ini
adalah superkonduktor chip yang dirancang oleh sistem D - gelombang dan
yang dibuat di NASA Jet Propulsion Laboratories.
NASA
dan Google berbagi sebuah komputer kuantum untuk digunakan di Quantum
Artificial Intelligence Lab menggunakan 512 qubit D -Wave Two yang akan
digunakan untuk penelitian pembelajaran mesin yang membantu dalam
menggunakan jaringan syaraf tiruan untuk mencari set data astronomi
planet ekstrasurya dan untuk meningkatkan efisiensi searchs internet
dengan menggunakan AI metaheuristik di search engine heuristical.
A.I. seperti metaheuristik dapat menyerupai masalah optimisasi
global mirip dengan masalah klasik seperti pedagang keliling, koloni
semut atau optimasi swarm, yang dapat menavigasi melalui database
seperti labirin . Menggunakan partikel terjerat sebagai qubit ,
algoritma ini bisa dinavigasi jauh lebih cepat daripada komputer
konvensional dan dengan lebih banyak variabel.
Dengan menggunakan desentralisasi, segerombolan kuantum AI,
dimungkinkan untuk mensimulasikan perilaku muncul juga, seperti Langton
itu semut, yang bisa melihat munculnya kecerdasan simulasi berbasis
kuantum yang bisa pergi sejauh untuk menciptakan robot selular realistis
pada komputer.
Penggunaan metaheuristik canggih pada fungsi heuristical
lebih rendah dapat melihat simulasi komputer yang dapat memilih sub
rutinitas tertentu pada komputer sendiri untuk memecahkan masalah dengan
cara yang benar-benar cerdas. Dengan cara ini mesin akan jauh lebih
mudah beradaptasi terhadap perubahan data indrawi dan akan mampu
berfungsi dengan jauh lebih otomatisasi daripada yang mungkin dengan
komputer normal.
Selain itu, dimungkinkan untuk menggunakan metaheuristik
untuk melakukan koreksi kesalahan pada perangkat lunak menggunakan
jaringan syaraf tiruan dengan membandingkan pemecahan sebuah komputer
kuantum dengan perangkat lunak program reguler dari komputer biasa
masalah dioptimalkan. Karena komputer biasa tidak kuantum mekanik,
mereka harus diprogram klasik. Namun, dengan menggunakan metaheuristik
kuantum dimungkinkan untuk melakukan optimasi masalah menggunakan
kecerdasan buatan pada sebuah komputer kuantum dan kemudian dibandingkan
dengan arsitektur baris perintah dalam software konvensional pada
komputer klasik , yang mungkin terlalu rumit untuk memodifikasi atau
untuk memeriksa untuk kesalahan menggunakan perangkat lunak insinyur
manusia.
Sekian pembahansan mengenai quantum computing dan dapat disimpulkan bahwa Quantum Computing lebih memiliki
potensi untuk melaksanakan berbagai perhitungan secara simultan sehingga jauh
lebih cepat dari digital computing.
Refferensi:
