Nama: Maulana Abdul Azis
NPM : 56414460
Kelas: 4IA21
Mata Kuliah: Pengantar Komputasi Modern
Dosen: Indra Adi Permana
Apa
itu komputasi kuantum?
Komputasi kuantum adalah teknologi baru yang mencoba
mengatasi keterbatasan tertentu dari komputer berbasis transistor tradisional.
Komputer berbasis transistor bergantung pada pengkodean data dalam bit biner
baik 0 atau 1. Komputer kuantum menggunakan qubit yang sangat berbeda walaupun
memungkinkan untuk mengkodekan data biner dalam qubit, nilainya seringkali
superposisi yang berarti nilai adalah 0 dan 1 pada waktu yang sama. Qubit juga
dapat berisi dua bit data biner dalam sebuah proses yang disebut pengkodean
superdense. Ini berteori bahwa komputer kuantum akan mampu melakukan
perhitungan untuk memecahkan masalah tertentu lebih cepat daripada komputer
tradisional.
Dengan teknologi ini, tugas komputasi intensif yang pada
saat ini biasanya ditangani oleh komputer superkomputer lipatan protein
misalnya secara teoritis dapat dilakukan oleh komputer kuantum dengan biaya
energi lebih rendah daripada superkomputer berbasis transistor. Sebagai
teknologi di balik komputer kuantum yang matang, kemungkinan mereka akan
menjadi lebih cepat pada tugas seperti itu daripada komputer tradisional,
walaupun ini memerlukan penyempurnaan yang signifikan pada teknik pembuatan
prosesor kuantum dan pendekatan baru untuk pemrograman komputer yang mengetahui
sifat non-biner dari qubit.
Sejarah Singkat
Komputer Kuantum
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).
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). Sebuah
komputer kuantum mendapatkan kemampuannya dengan memanfaatkan sifat-sifat
kuantum tertentu dari atom ataupun nukleus yang memungkinkan mereka bekerja
bersama sebagai suatu bit kuantum, atau “qubit”, yang berfungsi sebagai
prosesor sekaligus sebagai memori pada waktu yang sama. Dengan mengarahkan
interaksi-interaksi di antara qubit-qubit, sementara mereka terus diisolasikan
dari lingkungan eksternal. Para ilmuwan berhasil membuat sebuah komputer
kuantum menjalankan kalkulasi-kalkulasi tertentu, seperti pemfaktoran, dengan
kecepatan yang secara eksponensial lebih tinggi dibandingkan komputer
konvensional.
Algoritma
pada Quantum Computing
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.
1.
Algoritma
Shor
Algoritma yang ditemukan oleh Peter Shor pada tahun 1995.
Dengan menggunakan algoritma ini, sebuah komputer kuantum dapat memecahkan
sebuah kode rahasia yang saat ini secara umum digunakan untuk mengamankan
pengiriman data. Kode yang disebut kode RSA ini, 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.
2.
Algoritma
Grover
Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum yang
menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian linear klasik untuk list
tak terurut. Algoritma Grover menggambarkan bahwa dengan menggunakan pencarian
model kuantum, pencarian dapat dilakukan lebih cepat dari model komputasi
klasik. Dari banyaknya algoritma kuantum, algoritma grover akan memberikan
jawaban yang benar dengan probabilitas yang tinggi. Kemungkinan kegagalan dapat
dikurangi dengan mengulangi algoritma. Algoritma Grover juga dapat digunakan
untuk memperkirakan rata-rata dan mencari median dari serangkaian angka, dan
untuk memecahkan masalah Collision.
Apa
kegunaannya ?
Ini adalah salahsatu contohnya yang paling kompleks.
Untuk memecahkan sebuah kode rahasia, seperti password misalnya, bergantung
pada banyaknya digit yang harus dihitung. Makin sedikit jumlah digitnya, makin
mudah. Makin banyak, tentu makin sulit. Katanya kalau digitnya misalnya sudah
mencapai 140 digit, maka untuk menemukan kombinasinya perlu waktu milyaran tahun
bagi komputer biasa untuk menemukannya! Nah bagi Komputer Kuantum, ini bisa
dipecahkan dalam waktu, beberapa puluh menit saja! Bila kita menggunakan
komputer konvensional untuk melakukan pemfaktoran bilangan-bilangan besar,
setiap penambahan digit akan melipatduakan waktu yang dibutuhkan untuk
menemukan faktor-faktornya. Sebaliknya, waktu untuk melakukan pemfaktoran
dengan menggunakan komputer kuantum hanya akan bertambah panjang secara konstan
bila sebuah digit ditambahkan ke bilangan yang akan difaktorkan tersebut.
Bagaimana
komputer kuantum bekerja?
Sampai saat ini, dua kegunaan yang paling menjanjikan
untuk perangkat komputer kuantum itu adalah untuk melakukan pencarian kuantum
dan anjak kuantum. Untuk memahami bagaimana pencarian kuantum bekerja,
bayangkan jika Anda mencari nama dan nomor telepon tertentu pada Yellow Pages
atau buku telepon dengan cara konvensional. Jika buku telepon tersebut memiliki
10.000 entri, rata-rata Anda perlu melihat sekitar setengah dari jumlah itu,
yakni 5.000 entri, sebelum Anda berpotensi menemukan nama dan nomor yang
dicari. Algoritma pencarian kuantum hanya perlu menebak 100 kali. Dengan 5.000
tebakan, sebuah komputer kuantum mampu menemukan 25 juta nama pada buku telepon
tersebut.
Mengapa
komputasi kuantum penting?
Secara teori, komputasi kuantum akan menghasilkan
terobosan dalam faktorisasi bilangan bulat. Ini akan memiliki implikasi serius
untuk sistem enkripsi yang umum digunakan, seperti RSA yang menggunakan
kriptografi kunci publik. Algoritma Shor menunjukkan kelayakan teknis dari
faktorisasi utama, meskipun saat ini jumlah terbesar yang diakumulasikan
menggunakan komputer kuantum dengan menggunakan algoritma ini adalah 21. Karena
prospek komputer kuantum yang layak di masa depan, penelitian kriptografi
berbasis kisi yang merupakan Tidak diketahui oleh komputer kuantum telah
meningkat. Komputer kuantum harus mampu menyelesaikan tugas komputasi yang
tidak layak dilakukan pada komputer tradisional.
Pada bulan Januari 2014, laporan menunjukkan bahwa NSA
telah mengeluarkan $ 79,7 juta untuk sebuah program berjudul “Penetrating Hard
Targets”. Sebagai bagian dari program ini, penelitian telah dilakukan untuk
membangun “komputer kuantum yang sangat kriptologis”. Dokumen yang dikutip
dalam laporan ini menunjukkan bahwa NSA belum cukup berhasil dibandingkan
peneliti lain.
Siapa
yang menghitung komputasi kuantum ?
Saat ini, terutama para periset berbagai perusahaan IT
berinvestasi dalam penelitian komputasi kuantum dengan Intel menyediakan $ 50 juta
pada tahun 2015 ke Universitas Teknologi Delft dan Organisasi Riset Terapan
Belanda, serta memberikan dukungan teknik untuk usaha tersebut. IBM, Google,
dan Microsoft juga memimpin upaya penelitian mereka sendiri dengan yang pertama
mengumumkan pada bulan April 2015 sebuah alat untuk mendeteksi kesalahan flip
dan flip-fase secara simultan yang merupakan langkah maju yang signifikan dalam
koreksi kesalahan untuk komputasi kuantum.
IBM telah mengumumkan ketersediaan IBM Q, sebuah layanan
yang melaluinya pengguna dapat memanfaatkan sistem komputasi kuantum IBM. Saat
ini IBM mengklaim bahwa Q terbatas pada sekitar lima qubit, meskipun perusahaan
berencana untuk memperluas ke sekitar 50 qubit dalam beberapa tahun ke depan.
Google merancang sistem 49 qubit yang diperkirakan akan beroperasi pada akhir
2017.
Bagaimana
cara mendapatkan komputer kuantum?
Sistem DQ Wave 2000Q berharga $ 15 juta untuk dibeli
langsung, meskipun pembeli penting termasuk Volkswagen Group dan Virginia Tech.
Bagaimanapun komputer kuantum bukanlah sesuatu yang mungkin Anda temukan di
toko besar lokal Anda. Namun jika beban kerja Anda lebih umum, membangun dan
membeli penyebaran POWER9 kemungkinan nilai yang lebih baik. Superkomputer
Laboratorium SUMMIT Oak Ridge National Laboratory adalah sistem POWER9 dan
NVIDIA Volta yang direncanakan pada 4600 node dengan kinerja komputasi lebih
dari 40 teraflops per node.
Bill
Gates: Komputasi Kuantum Sangat Rumit
Membuat sebuah sistem komputasi kuantum bukan hal yang
mudah. Hal ini diakui oleh salah satu pendiri Microsoft, Bill Gates.
Menurutnya, ilmu di belakang komputasi kuantum sangat rumit, termasuk bagi
dirinya sendiri.
"Ada satu bagian di Microsoft dimana mereka memasang
bagian-bagian yang sebenarnya tidak saya mengerti. Saya tahu banyak soal fisika
dan matematika, tapi ada satu hal yang mereka pasang yaitu hieroglyphic. Itu
adalah kuantum," ungkap Gates, seperti dikutip dari Business Insider, Rabu
(27/9/2017).
Ilmu di balik komputasi kuantum sendiri memang disebut
sangat rumit. Google, Microsoft, IBM dan banyak perusahaan teknologi lain
menginvestasikan sumber daya yang signifikan dalam bidang tersebut. Semuanya
berlomba untuk menjadi yang pertama membawa kekuatan komputasi kuantum ke pasar
massal.
Microsoft sendiri membuat taruhan besar pada komputasi
kuantum untuk membangun sistem komputer yang jauh lebih besar daripada saat
ini. CEO Microsoft, Satya Nadella, menilai komputer berkekuatan besar tersebut
potensial untuk menemukan penyembuhan kanker, mengatasi perubahan iklim dan
secara umum dapat menemukan jawaban atas berbagai pertanyaan yang tidak
mungkin. Menurutnya, komputasi kuantum merupakan kunci strategi komputasi
cloud. Hal ini diperkirakan karena pengembang dan pelaku bisnis harus
mengeluarkan uang untuk mendapatkan akses ke kekuatan super komputer yang tak
terbatas tersebut.
"Merupakan hal yang wajar untuk berinvestasi karena
kami adalah salah satu pemain cloud terbesar dan kami menilai ini sebagai cloud
generasi selanjutnya dari Microsoft," ungkap Nadella.
Apa itu Komputasi kuantum? Komputasi kuantum yang dianggap
sebagai generasi berikutnya dari komputasi berperforma tinggi, adalah bidang
yang berubah dengan cepat yang saat ini mendapat banyak perhatian di bidang
akademis daripada di bidang bisnis. Panduan ini merupakan penggambaran
paradigma baru yang mudah dicerna, dan juga panduan “hidup” yang akan
diperbarui secara berkala untuk menjaga pemimpin IT dalam lingkaran kemajuan
teknologi dan komersialisasi komputasi kuantum.
Sumber tulisan :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar