Pengoperasian Data
Qubit
Qubit merupakan kuantum bit , mitra dalam komputasi kuantum
dengan digit biner atau bit dari komputasi klasik. Sama seperti sedikit adalah
unit dasar informasi dalam komputer klasik, qubit adalah unit dasar informasi
dalam komputer kuantum . Dalam komputer kuantum, sejumlah partikel elemental
seperti elektron atau foton dapat digunakan (dalam praktek, keberhasilan juga
telah dicapai dengan ion), baik dengan biaya mereka atau polarisasi bertindak
sebagai representasi dari 0 dan / atau 1. Setiap partikel-partikel ini dikenal
sebagai qubit, sifat dan perilaku partikel-partikel ini (seperti yang
diungkapkan dalam teori kuantum ) membentuk dasar dari komputasi kuantum. Dua
aspek yang paling relevan fisika kuantum adalah prinsip superposisi dan
Entanglement
Superposisi, pikirkan qubit sebagai elektron dalam medan
magnet. Spin elektron mungkin baik sejalan dengan bidang, yang dikenal sebagai
spin-up, atau sebaliknya ke lapangan, yang dikenal sebagai keadaan spin-down.
Mengubah spin elektron dari satu keadaan ke keadaan lain dicapai dengan
menggunakan pulsa energi, seperti dari Laser - katakanlah kita menggunakan 1
unit energi laser. Tapi bagaimana kalau kita hanya menggunakan setengah unit
energi laser dan benar-benar mengisolasi partikel dari segala pengaruh eksternal?
Menurut hukum kuantum, partikel kemudian memasuki superposisi negara, di mana
ia berperilaku seolah-olah itu di kedua negara secara bersamaan. Setiap qubit
dimanfaatkan bisa mengambil superposisi dari kedua 0 dan 1. Dengan demikian,
jumlah perhitungan bahwa komputer kuantum dapat melakukan adalah 2 ^ n, dimana
n adalah jumlah qubit yang digunakan. Sebuah komputer kuantum terdiri dari 500
qubit akan memiliki potensi untuk melakukan 2 ^ 500 perhitungan dalam satu
langkah. Ini adalah jumlah yang mengagumkan - 2 ^ 500 adalah atom jauh lebih
dari yang ada di alam semesta (ini pemrosesan paralel benar - komputer klasik
saat ini, bahkan disebut prosesor paralel, masih hanya benar-benar melakukan
satu hal pada suatu waktu: hanya ada dua atau lebih dari mereka melakukannya).
Tapi bagaimana partikel-partikel ini akan berinteraksi satu sama lain? Mereka
akan melakukannya melalui belitan kuantum.
Quantum Gates
Pada saat ini, model sirkuit komputer adalah abstraksi
paling berguna dari proses komputasi dan secara luas digunakan dalam industri
komputer desain dan konstruksi hardware komputasi praktis. Dalam model sirkuit,
ilmuwan komputer menganggap perhitungan apapun setara dengan aksi dari sirkuit
yang dibangun dari beberapa jenis gerbang logika Boolean bekerja pada beberapa
biner (yaitu, bit string) masukan. Setiap gerbang logika mengubah bit masukan
ke dalam satu atau lebih bit keluaran dalam beberapa mode deterministik menurut
definisi dari gerbang. dengan menyusun gerbang dalam grafik sedemikian rupa
sehingga output dari gerbang awal akan menjadi input gerbang kemudian, ilmuwan
komputer dapat membuktikan bahwa setiap perhitungan layak dapat dilakukan.
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.
Sekarang kita telah melihat gerbang reversibel ireversibel
klasik dan klasik, memiliki konteks yang lebih baik untuk menghargai fungsi
dari gerbang kuantum. Sama seperti 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.
Algoritma Shor
Algoritma Shor, dinamai matematikawan Peter Shor , adalah
algoritma kuantum yaitu merupakan suatu algoritma yang berjalan pada komputer
kuantum yang berguna untuk faktorisasi bilangan bulat. Algoritma Shor
dirumuskan pada tahun 1994. Inti dari
algoritma ini merupakan bagaimana cara menyelesaikan faktorisasi terhaadap
bilanga interger atau bulat yang besar.
Efisiensi algoritma Shor adalah karena efisiensi kuantum
Transformasi Fourier , dan modular eksponensial. Jika sebuah komputer kuantum
dengan jumlah yang memadai qubit dapat beroperasi tanpa mengalah kebisingan dan
fenomena interferensi kuantum lainnya, algoritma Shor dapat digunakan untuk
memecahkan kriptografi kunci publik skema seperti banyak digunakan skema RSA.
Algoritma Shor terdiri dari dua bagian:
·
Penurunan yang bisa dilakukan pada komputer
klasik, dari masalah anjak untuk masalah ketertiban -temuan.
·
Sebuah algoritma kuantum untuk memecahkan
masalah order-temuan.
Hambatan runtime dari algoritma Shor adalah kuantum
eksponensial modular yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan kuantum
Transformasi Fourier dan pre-/post-processing klasik. Ada beberapa pendekatan
untuk membangun dan mengoptimalkan sirkuit untuk eksponensial modular. Yang
paling sederhana dan saat ini yaitu pendekatan paling praktis adalah dengan
menggunakan meniru sirkuit aritmatika konvensional dengan gerbang reversibel ,
dimulai dengan penambah ripple-carry. Sirkuit Reversible biasanya menggunakan nilai
pada urutan n ^ 3, gerbang untuk n qubit. Teknik alternatif asimtotik
meningkatkan jumlah gerbang dengan menggunakan kuantum transformasi Fourier ,
tetapi tidak kompetitif dengan kurang dari 600 qubit karena konstanta tinggi.
sumber :
- https://computing.llnl.gov/tutorials/parallel_comp/
- https://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi_paralel
- https://id.wikipedia.org/wiki/Komputer_kuantum
- https://zarapintar.wordpress.com/2015/06/04/pengantar-quantum-computation/
- https://nafa1108.blogspot.co.id/2015/11/algoritma-shor.html
- https://djuneardy.blogspot.co.id/2015/04/quantum-computing-entanglement.html
