Quantum Computing, Entanglement, Pengoperasian Data Qubit, Quantum Gates, Algoritma Shor

Pengertian  Quantum Computing

 Merupakan alat hitung yang menggunakan mekanika kuantum seperti superposisi dan keterkaitan, yang digunakan untuk peng-operasi-an data. Perhitungan jumlah data pada komputasi klasik dihitung dengan bit, sedangkan perhitungan jumlah data pada komputer kuantum 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.

Entanglement

Entanglement adalah efek mekanik kuantum yang mengaburkan jarak antara partikel individual sehingga sulit menggambarkan partikel tersebut terpisah meski Anda berusaha memindahkan mereka. Contoh dari quantum entanglement: kaitan antara penentuan jam sholat dan quantum entanglement. Mohon maaf bagi yang beragama lain saya hanya bermaksud memberi contoh saja. Mengapa jam sholat dibuat seragam? Karena dengan demikian secara massal banyak manusia di beberapa wilayah secara serentak masuk ke zona entanglement bersamaan pengertian lain.

 

Quantum entanglement adalah bagian dari fenomena quantum mechanical yang menyatakan bahwa dua atau lebih objek dapat digambarkan mempunyai hubungan dengan objek lainnya walaupun objek tersebut berdiri sendiri dan terpisah dengan objek lainnya. Quantum entanglement merupakan salah satu konsep yang membuat Einstein mengkritisi teori Quantum mechanical. Einstein menunjukkan kelemahan teori Quantum Mechanical yang menggunakan entanglement merupakan sesuatu yang “spooky action at a distance” karena Einstein tidak mempercayai bahwa Quantum particles dapat mempengaruhi partikel lainnya melebihi kecepatan cahaya. Namun, beberapa tahun kemudian, ilmuwan John Bell membuktikan bahwa “spooky action at a distance” dapat dibuktikan bahwa entanglement dapat terjadi pada partikel-partikel yang sangat kecil.

 

Penggunaan quantum entanglement saat ini diimplementasikan dalam berbagai bidang salah satunya adalah pengiriman pesan-pesan rahasia yang sulit untuk di-enkripsi dan pembuatan komputer yang mempunyai performa yang sangat cepat.

\

Pengoperasian Data Qubit

Sebuah qubit adalah unit dasar informasi dalam sebuah komputer kuantum. Sementara sedikit dapat mewakili hanya satu dari dua kemungkinan seperti 0 / 1, ya / tidak, qubit dapat mewakili lebih: 0 / 1, 1 dan 0, probabilitas terjadinya setiap saat dikombinasikan dengan qubit lebih, dan semua yang secara bersamaan. Secara umum komputer kuantum dengan qubit n bisa dalam superposisi sewenang-wenang hingga 2 n negara bagian yang berbeda secara bersamaan (ini dibandingkan dengan komputer normal yang hanya dapat di salah satu negara n 2 pada satu waktu).

Untuk memanipulasi sebuah qubit, maka menggunakan Quantum Gates (Gerbang Kuantum). Cara kerjanya yaitu sebuah gerbang kuantum bekerja mirip dengan gerbang logika klasik. Gerbang logika klasik mengambil bit sebagai input, mengevaluasi dan memproses input dan menghasilkan bit baru sebagai output.

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.

Paralelism Concept

Komputasi paralel adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer independen secara bersamaan. Ini umumnya diperlukan saat kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena harus mengolah data dalam jumlah besar (di industri keuangan, bioinformatika, dll) ataupun karena tuntutan proses komputasi yang banyak.

Dari kutipan diatas, parallel computation / komputasi paralel merupakan suatu teknik komputasi yang dilakukan oleh beberapa komputer dengan memory yang sama secara bersamaan. Bisa dibilang, para komputer ini berbagi tugas untuk mengerjakan 1 atau beberapa tugas yang sama, sehingga dapat mempercepat proses komputasi pada data yang sangat besar. 

Distributed Processing

Distributed processing / pemrosesan terdistribusi merupakan suatu teknik didalam komputasi paralel, dimana sebuah komputer (master komputer) yang sedang menangani sebuah atau beberapa masalah (dalam hal ini pemrosesan data yang besar), membagi tugas ke beberapa komputer yang lainnya. Hal ini bertujuan agar proses tersebut dapat dikerjakan dengan cepat sehingga mengurangi waktu pengerjaan dan meringankan beban kerja dari komputer master.

Dikutip dari Wikipedia [2], berikut perbedaan antara komputasi paralel dengan komputasi terdistribusi :

·         Pada komputasi paralel, semua processor memiliki akses ke memory yang sama untuk bertukar informasi antar processor.

·         Pada komputasi terdistribusi, setiap processor memiliki memory sendiri (distributed memory), pertukaran informasi dilakukan dengan cara mengirimkan pesan antara processor.

 Architectural Parallel Computer

Menurut Flynn pada tahun 1966, model komputer paralel terbagi menjadi 4 macan, yaitu :
SISD (Single Instruction, Single Data)

Terdiri dari 1 komputer non-paralel

·         Single Instruction : hanya satu instruksi yang dilayani oleh CPU selama satu siklus

·         Single Data : hanya satu data stream yang digunakan sebagai inputan dalam satu siklus

·         Eksekusi bersifat deterministik

SIMD (Single Instruction, Multiple Data)

·         Terdiri dari beberapa komputer

·         Single Instruction : hanya satu instruksi yang dilayani oleh CPU selama satu siklus

·         Multiple Data : setiap processing unit bisa beroperasi dalam data yang berbeda

·         Syncrhronous dan Deterministic execution

MISD (Multiple Instruction, Single Data)
Terdiri dari beberapa komputer yang terhubung secara paralel

·         Multiple instruction : setiap processing unit beroperasi pada data yang terbagi dari beberapa instruction stream.

·         Single Data : satu data stream dibagi ke dalam multiple processing unit

MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data)
Merupakan salah satu tipe parallel computing

·         Multiple Instruction : masing-masing processor mengeksekusi instruksi yang berbeda

·         Multiple Data : masing-masing processor bekerja dengan data stream yang berbeda

·         Synchronous atau asynchronous, deterministik atau non-deterministik

http://mojomakearocket.blogspot.com/2015/04/tugas-softskill-pertemuan-2-quantum.html

http://djuneardy.blogspot.com/2015/04/quantum-computing-entanglement.html

http://adryanepratama.blogspot.com/2015/06/pararel-concept.html

http://romydjuniardi.blogspot.com/

 

Implementasi Komputasi

Komputasi pada Fisika

 Fisika bukan hanya terus berurusan dengan rumus. Bukan hanya dengan perhitungan yang rumit dan terkadang membuat anak-anak SMA merasa kesulitan mempelajari Fisika. Fisika semestinya dipandang sebagai suatu ide tentang suatu kejadian fisis sehari-hari yang kita alami setiap hari, dan bukan ribetnya rumus dan perhitungannya.

 Fisika memiliki suatu cabang keilmuan (bisa dikatakan demikian) yang memanfaatkan suatu tools yang dapat dimanfaatkan untuk membuat perhitungan menjadi lebih mudah dan cepat. Tools itu adalah komputer dan cabang dari Fisika itu adalah Fisika Komputasi.

 Komputer dapat dipandang kini bukan hanya untuk mengolah data praktikum atau membuat dokumen ilmiah, namun bisa digunakan untuk menghitung suatu perhitungan yang rumit, yang sulit (bahkan mustahil) diselesaikan dengan tangan (secara analitik).

 Komputer dapat melakukan perhitungan dengan lebih cepat dibandingkan manusia. Secepat-cepatnya manusia menghitung, komputer akan selalu lebih cepat. Dengan demikian, para fisikawan dapat lebih berkonsentrasi pada konsep dan ide yang lebih besar dan menyerahkan perhitungan kepada komputer

Komputasi pada Kimia

Implementasi komputasi modern di bidang kimia adalah Computational Chemistry yaitu penggunaan ilmu komputer untuk  membantu menyelesaikan masalah kimia, contohnya penggunaan super komputer untuk menghitung struktur dan sifat molekul. Istilah kimia teori dapat didefinisikan sebagai deskripsi matematika untuk kimia, sedangkan kimia komputasi biasanya digunakan ketika metode matematika dikembangkan dengan cukup baik untuk dapat digunakan dalam program komputer. Perlu dicatat bahwa kata "tepat" atau "sempurna" tidak muncul di sini, karena sedikit sekali aspek kimia yang dapat dihitung secara tepat. Hampir semua aspek kimia dapat digambarkan dalam skema komputasi kualitatif atau kuantitatif hampiran.

            Molekul terdiri atas inti dan elektron, sehingga diperlukan metode mekanika kuantum. Kimiawan komputasi sering berusaha memecahkan persamaan Schrödinger non-relativistik, dengan penambahan koreksi relativistik, walaupun beberapa perkembangan telah dilakukan untuk memecahkan persamaan Schrödinger yang sepenuhnya relativistik. Pada prinsipnya persamaan Schrödinger mungkin diselesaikan, baik dalam bentuk bergantung-waktu atau tak-bergantung-waktu, disesuaikan dengan masalah yang dikaji, tetapi pada praktiknya tidak mungkin kecuali untuk sistem yang amat kecil. Karena itu, sejumlah besar metode hampiran dikembangkan untuk mencapai kompromi terbaik antara ketepatan perhitungan dan biaya komputasi.

Komputasi pada Matematika

Implementasi komputasi modern di bidang matematika adalah numerical analysis yaitu sebuah algoritma dipakai untuk menganalisa masalah – masalah matematika. Bidang analisis numerik sudah sudah dikembangkan berabad-abad sebelum penemuan komputer modern. Interpolasi linear sudah digunakan lebih dari 2000 tahun yang lalu. Banyak matematikawan besar dari masa lalu disibukkan oleh analisis numerik, seperti yang terlihat jelas dari nama algoritma penting seperti metode Newton,interpolasi polinomial Lagrange, eliminasi Gauss, atau metode Euler.

Komputasi pada Ekonomi

Implementasi pada ilmu pengetahuan ekonomi adalah mempelajari agent-based computational modeling, computational econometrics dan statistika, komputasi keuangan, computational modeling of dynamic macroeconomic system, pemrograman yang didesain khusus untuk komputasi ekonomi, dan pengembangan alat bantu dalam pendidikan komputasi ekonomi. Karena dibidang ekonomi pasti memiliki permasalahan yang harus dipecahkan oleh algoritma contohnya adalah memecahkan teori statistika untuk memecahkan permasalahan keuangan.

             Contoh yang akan saya ambil dari komputasi ekonomi adalah komputasi statistik. Komputasi statistic adalah jurusan yang mempelajari teknik pengolahan data, membuat program dan analisis data serta teknik penyusunan sistem informasi statistic seperti : penyusunan basis data, komunikasi data, sistem jaringan dan diseminasi data statistic.

Komputasi pada Geografi

Implementasi komputasi modern di bidang geografi diterapkan pada GIS (Geographic Information System) yang merupakan sistem informasi khusus yang mengelola data yang memiliki informasi spasial (bereferensi keruangan). Atau dalam arti yang lebih sempit, adalah sistem komputer yang memiliki kemampuan untuk membangun, menyimpan, mengelola dan menampilkan informasi berefrensi geografis, misalnya data yang diidentifikasi menurut lokasinya, dalam sebuah database.

Para praktisi juga memasukkan orang yang membangun dan mengoperasikannya dan data sebagai bagian dari sistem ini.Teknologi Sistem Informasi Geografis dapat digunakan untuk investigasi ilmiah,pengelolaan sumber daya, perencanaan pembangunan, kartografi dan perencanaan rute. Misalnya, GIS bisa membantu perencana untuk secara cepat menghitung waktu tanggap darurat saat terjadi bencana alam, atau GIS dapat digunaan untuk mencari lahan basah(wetlands) yang membutuhkan perlindungan dari polusi.

Komputasi pada Geologi

 Geologi dan Geografi, pada bidang ini dapat dilakukan pemanfaatan seperti pemodelan terhadap akses keadaan geografis suatu permukaan wilayah yang dapat dipantau jika terjadi pergerakan atau getaran. Selain itu dapat dilakukan pengiriman informasi mengenai prakiraan cuaca yang sangat berguna bagi segala hal terutama transportasi udara dan laut.

http://positife13syah.blogspot.com/2015/03/teori-komputasi-dan-implementasi.html

https://corejunior.wordpress.com/2014/05/06/implementasi-komputasi-modern-di-bidang-matematika/

http://keysara-keysara.blogspot.com/2015/03/komputasi-dan-implementasi-pada-bidang.html

http://rizqimahmudah05.blogspot.com/2015/03/implementasi-komputasi-pada-bidang.html

http://fannyayukinanti.blogspot.com/2015/04/implementasi-komputasi-modern-di-bidang.html

https://anggamaulana20.wordpress.com/2014/03/09/perkembangan-teori-komputasi-modern-dan-implementasi-pada-bidangnya/

komputasi modern

1.   Jelaskan dengan singkat mengenai sejarah komputasi modern di dunia?

Komputasi sebenarnya telah dilakukan manusia sejak berabad-abad yang lalu. Komputasi berawal dari pehitungan angka. Hal tersebut dilihat dari manusia yang telah dapat menghitung, menghitung berbagai hal. Zaman dahulu, manusia purba seperti Pithecantropus Erectus telah bisa melakukan perhitungan sederhana untuk sisitem barter barang. Sistem kalender dan rasi bintang bahkan telah dilakukan manusia sejak zaman romawi. Manusia telah memilki akal untuk melakukan perhitungan-perhitungan tersebut.

Namun, dikarenakan setiap manusia mempunyai keterbatasan, tak semua perhitungan bisa dilakukan otak manusia. Apalagi jika perhitungan tersebut memiliki banyak angka. Oleh sebab itu, manusia membuat suatu alat perhitungan yang bisa membantu pekerjaannya.

Banyak alat-alat perhitungan angka yang dibuat oleh manusia, sebagai contoh adalah “sempoa” yang banyak digunakan rakyat China zaman dahulu, bahkan sampai sekarang. Perhitungan-perhitungan yang semakin kompleks, menimbulkan masalah baru bagi manusia, oleh sebab itu, manusia membuat alat-alat yang lebih cangging lagi, baik dalam kecepatan menghitung maupun kepraktisannya.

2.    Apakah yang anda ketahui tentang Komputasi Modern?

Komputasi modern bisa disebut sebuah konsep sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory, memory disini bisa juga dari memory komputer. Oleh karena pada saat ini kita melakukan komputasi menggunakan komputer maka bisa dibilang komputer merupakan sebuah komputasi modern. Konsep ini pertama kali digagasi oleh John Von Neumann (1903-1957). Dalam kerjanya komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, dan perhitungan yang dilakukan itu meliputi:

1.    Akurasi

2.    Kecepatan

3.    ProblemVolume Besar

4.    Modelling

5.    Kompleksitas

Sumber : http://rikardo-game.blogspot.com/2011/04/sejarah-komputasi-modern.html

Sumber : https://dwijati.wordpress.com/komputasi-modern/