Artikel
Pengantar Quantum Computation
·
Pendahuluan
Pada kali ini saya akan membahas apa itu Quantum
Computation. Quantum Computation sendiri adalah bidang studi yang difokuskan
pada teknologi komputer berkembang berdasarkan prinsip-prinsip teori kuantum ,
yang menjelaskan sifat dan perilaku energi dan materi pada kuantum (atom dan
subatom) tingkat.
lalu apa bedanya dengan Quantum Computer?
Quantum Computer adalah alat untuk perhitungan yang
menggunakan langsung dari kuantum mekanik fenomena, seperti superposisi dan
belitan , untuk melakukan operasi pada Data. Cara kerja quantum computer
sendiri berbeda dengann komputer bisanya. Dalam komputasi klasik, jumlah data
dihitung dengan bit dalam komputer kuantum hal ini dilakukan dengan
qubit(quantum bit) yang berarti jika di komputer biasa hanya mengenal 0 atau 1,
dengan qubit sebuah komputer quantum dapat mengenal keduanya secara bersamaan
dan itu membuat kerja dari komputer quantum itu lebih cepat dari pada komputer
biasa.
·
Entanglement
Setelah sedikit memahami apa itu quantum computation
dan quantum computer kita akan memasuki
pembahasan dari Entanglement. Entanglement sendiri masih bagian dari Quantum
Computation. Apa itu Entanglement? Entanglement adalah suatu teori mekanika
quantum yang menggambarkan seberapa cepat dan betapa kuatnya keterhubungan
partikel-partikel pada Quantum computer yang dimana jika suatu partikel
diperlakukan "A" maka akan memberikan dampak "A" juga ke
partikel lainnya.
·
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.
·
Quatum
Gates
Gate sendiri dalam bahasa Indonesia adalah
Gerbang.jadi Quantum Gates adalah sebuah gerbang kuantum yang dimana berfungsi
mengoperasikan bit yang terdiri dari 0 dan 1 menjadi qubits. dengan demikian
Quantum gates mempercepat banyaknya perhitungan bit pada waktu bersamaan.
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
pada 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:
0 comments:
Post a Comment