Quantum Computation

1.      Pendahuluan

Komputer merupakan sebuah teknologi canggih yang dapat mengkalkulasi berbagai perintah dengan cepat. Karenanya di era modernitas yang seperti sekarang ini komputer adalah suatu teknologi yang tidak bisa dipungkiri akan kebergunaannya, baik dalam kehidupan sehari hari,kegiatan belajar mengajar di sekolah, kegiatan perkantoran dan lain lain. Sehingga komputer adalah hal yang wajib dimiliki oleh setiap orang. Akan tetapi, kamajuan teknologi komputer sekarang ini masih dirasa kurang memuaskan dikarenakan waktu pemrosesannya yang masih cukup lama, memang hal tersebut tidak begitu terasa ketika kita hanya menggunakan komputer untuk bermain game, mengerjakan tugas pemrogaman dan lain sebagainya. Tapi lain halnya bila sebuah komputer digunakan untuk sebuah tugas yang cukup rumit, seperti memecahkan sebuah sandi (kode) dengan digit sampai ratusan. Apabila kita melakukan hal tersebut dengan komputer digital yang ada seperti sekarang  ini, maka proses untuk memecahkan sandi tersebut bisa membutuhkn waktu  sampai milyaran tahun. Dengan demikian komputer digital sudah tidak efektif lagi untuk digunakan menyelesaikan permasalahan yang  tingkat kesulitannya sama seperti contoh tersebut. Maka dari itu akhirnya muncul sebuah solusi yakni teknologi komputer kuantum yang saat ini masih berada di tahap pengembangan yang dipastikan mampu memecahkan segala proses  kalkulasi dengan cepat dengan berdasar pada prinsip fisika kuantum.

2.       Algoritma Shor

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.

3.       Quantum Gates

Quantum Gates / Gerbang Quantum merupakan sebuah aturan logika / gerbang logika yang berlaku pada quantum computing. Prinsip kerja dari quantum gates hampir sama dengan gerbang logika pada komputer digital. Jika pada komputer digital terdapat beberapa operasi logika seperti AND, OR, NOT, pada quantum computing gerbang quantum terdiri dari beberapa bilangan qubits, sehingga quantum gates lebih susah untuk dihitung daripada gerang logika pada komputer digital.

4.       Penerapan

Beberapa waktu lalu para ilmuwan di Pusat penelitian di Almaden telah berhasil menjalankan kalkulasi komputer-kuantum yang paling rumit hingga saat ini. Mereka berhasil membuat seribu triliun molekul yang didesain khusus dalam sebuah tabung menjadi sebuah komputer kuantum 7-qubit yang mampu memecahkan sebuah versi sederhana perhitungan matematika yang merupakan inti dari banyak di antara system kriptografis pengamanan data (data security cryptographic system). Keberhasilan ini memperkuat keyakinan bahwa suatu saat komputer-komputer kuantum akan mampu memecahkan problem yang demikian kompleks yang selama ini tidak mungkin dapat dipecahkan oleh super komputer-super komputer yang paling hebat meski dalam tempo jutaan tahun sekalipun.

Dalam edisi jurnal ilmiah Nature yang terbit beberapa waktu lalu, sebuah tim bersama-sama mahasiswa tingkat graduate dari Unversitas Stanford melaporkan demonstrasi pertama dari "AlgoritmaShor" sebuah metode yang dikembangkantahun 1994 oleh ilmuwan AT&T Peter Shor untuk menggunakan computer kuantum yang futuristis untuk menemukan faktor-faktor dari sebuah bilangan. Bilangan-bilangan yang diperkalikan satu dengan yang lain untuk memperoleh bilangan asli. Saatini, pemfaktoran (factoring) sebuah bilangan besar masih terlalu sulit bagi computer konvensional meskipun begitu mudah untuk diverifikasi. Itulah sebabnya pemfaktoran bilangan besar ini banyak digunakan dalam metode kriptografi untuk melindungi data.

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. 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.