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.
Quantum komputer berbagi kesamaan
teoritis dengan komputer non-deterministik dan probabilistik, seperti kemampuan
untuk berada dalam lebih dari satu negara secara bersamaan. Bidang komputasi
kuantum pertama kali diperkenalkan oleh Richard Feynman pada tahun 1982.
Meskipun komputasi kuantum masih dalam masa pertumbuhan, percobaan telah
dilakukan dimana operasi komputasi kuantum dieksekusi pada sejumlah sangat
kecil dari qubit (quantum bit). Kedua penelitian praktis dan teoritis terus
berlanjut, dan pemerintah nasional dan lembaga pendanaan militer mendukung
penelitian komputasi kuantum untuk mengembangkan komputer kuantum untuk tujuan
keamanan baik sipil maupun nasional, seperti pembacaan sandi.
Sejarah singkat
- Pada tahun 1970-an pencetusan atau ide tentang komputer kuantum pertama kali muncul oleh para fisikawan dan ilmuwan komputer, seperti 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).
- Feynman dari California Institute of Technology yang pertama kali mengajukan dan menunjukkan model bahwa sebuah sistem kuantum dapat digunakan untuk melakukan komputasi. Feynman juga menunjukkan bagaimana sistem tersebut dapat menjadi simulator bagi fisika kuantum.
- Pada tahun 1985, Deutsch menyadari esensi dari komputasi oleh sebuah komputer kuantum dan menunjukkan bahwa semua proses fisika, secara prinsipil, dapat dimodelkan melalui komputer kuantum. Dengan demikian, komputer kuantum memiliki kemampuan yang melebihi komputer klasik.
- Pada tahun 1995, Peter Shor merumuskan sebuah algoritma yang memungkinkan penggunaan komputer kuantum untuk memecahkan masalah faktorisasi dalam teori bilangan.
- Sampai saat ini, riset dan eksperimen pada bidang komputer kuantum masih terus dilakukan di seluruh dunia. Berbagai metode dikembangkan untuk memungkinkan terwujudnya sebuah komputer yang memilki kemampuan yang luar biasa ini. Sejauh ini, sebuah komputer kuantum yang telah dibangun hanya dapat mencapai kemampuan untuk memfaktorkan dua digit bilangan. Komputer kuantum ini dibangun pada tahun 1998 di Los Alamos, Amerika Serikat, menggunakan NMR (Nuclear Magnetic Resonance).
Implementasi
Quantum Computing
Dalam video ini dijelaskan 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 .
Algoritma
Quantum Computing
Algoritma
Shor adalah contoh
lanjutan paradigma dasar (berapa banyak waktu komputasi diperlukan untuk
menemukan faktor bilangan bulat n-bit?), tapi algoritma ini tampak terisolir
dari kebanyakan temuan lain ilmu informasi quantum. Sekilas, itu cuma seperti
trik pemrograman cerdik dengan signifikansi fundamental yang kecil. Penampilan
tersebut menipu; para periset telah menunjukkan bahwa algoritma Shor bisa
ditafsirkan sebagai contoh prosedur untuk menetapkan level energi sistem
quantum, sebuah proses yang fundamental. Seiring waktu berjalan dan kita
mengisi lebih banyak pada peta, semestinya kian mudah memahami prinsip-prinsip
yang mendasari algortima Shor dan algoritma quantum lainnya dan, kita harap,
mengembangkan algoritma baru.
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.
Sumber :