TUGAS SOFTSKILL 4

QUANTUM COMPUTATION

        I.            PENDAHULUAN [1]

Tekologi computer merupakan salah satu teknologi yang paling cepat mengalami perkembangan dan kemajuan. Komputer-komputer yang ada saat ini sudah mencapai kemampuan yang sangan menganggumkan. Tetapi kedahsyatan computer tercanggih yang ada saat ini pun masih belum bisa memuaskan keinginan manusia yang bermimpi utuk membuat sebuah supercomputer yang berna-benar memilki kecepatan super. Komputer yang nantinya layak untuk benar-benar disebut sebagai computer super ini adalah computer kuantum.

Teori tentang computer kuantum ini pertama kali dicetuskan oleh fisikiawan dari Adgonne National Laboratory sekitar 20 tahun lalu. Paul Benioff merupakan orang pertama yang mengaplikasikan teori fisika kuantum pada dunia computer di tahun 1981.

      II.            ENTANGLEMENT [2]

Satu tim fisikawan Harvard yang dipimpin oleh Mikhail D. Lukin telah mencapai entanglement kuantum antara foton dan materi keadaan padat. Penelitian ini menjadi kemajuan penting loh dalam jaringan kuantum praktis. Soalnya ini merupakan bukti eksterimen pertama dimana bit kuantum keadaan padat, alias Qubit dapat berkomunikasi satu sama lain, dalam jarak yang panjang.

Penerapan jaringan kuantum di masa depan bisa untuk komunikasi jarak jauh. Selain itu juga pada komputasi tersebar. Tapi penerapan ini memerlukan penemuan cara pemprosesan node dan penyimpanan data kuantum dalam Qubits. Hal ini berarti memerlukan juga cara menyambungkan tiap node satu sama lain termasuk dengan penyimpan Qubits itu sendiri. Gini loh analoginya. Penyimpan qubits itu perangkat elektronik, terus node-node itu ya perangkat elektronik kecil di motherboard dan cara pemprosesan node itu ya Operating systemnya lah, aturan logika programnya. Nah penelitian Mikhail D Lukin ini menemukan caranya perangkat-perangkat itu disambungkan. Cara penyambungannya adalah entanglement. Entanglement sendiri adalah keadaan dimana dua atom yang berbeda berhubungan sedemikian hingga satu atom mewarisi sifat atom pasangannya.

Menurut Lukin, dalam komputasi kuantum dan komunikasi kuantum, pertanyaannya adalah apakah atau bagaimana caranya menghubungkan kubit-kubit yang terpisah dalam jarak yang jauh, satu sama lain. Lukin ini profesor fisika Harvard lo. Peneliti lainnnya adalah Emre Togan, mahasiswa pasca sarjana fisika di Harvard.

Oleh karenanya penunjukkan adanya entanglement kuantum antara material keadaan padat dan foton adalah kemajuan penting untuk menghubungkan kubit bersama dalam jaringan kuantum. Sebelumnya entanglement kuantum hanya terjadi pada foton dan ion atau atom individual.

Penelitian Lukin dkk merupakan salah satu kemajuan dimana seorang insinyur bisa merancang dan mengendalikan interaksi antara foton individual dan materi dalam bahan keadaan padat. Yang ditunjukkan Lukin dkk adalah foton dapat ditanam dengan informasi yang tersimpan dalam kubit.

Entanglement Kuantum, yang di istilahkan “perbuatan sihir jarak jauh” oleh Albert Einstein, merupakan sifat dasar mekanika kuantum. Entanglement memungkinkan informasi kuantum tersebar dalam puluhan ribu kilometer, dan hanya dibatasi oleh seberapa cepat dan seberapa banyak pasangan entanglement dapat bekerja dalam ruang.

Hasil terbaru ini bertopang pada hasil penelitian sebelumnya oleh tim Lukin sendiri yang menggunakan pengotoran satu atom dalam intan sebagai qubits. Lukin dkk sebelumnya telah menunjukkan kalau pengotoran ini dapat dikendalikan dengan cara memfokuskan laser pada kisi intan dimana nitrogen menggantikan sebuah atom karbon. Penelitian sebelumnya tersebut menunjukkan kalau derajat kebebasan spin pengotoran ini menjadi memori kuantum yang luar biasa.

Karena foton adalah pembawa informasi kuantum paling cepat, dan ingatan spin dapat menyimpan informasi kuantum dalam waktu lama. Pasangan spin-foton entanglement menjadi bahan ideal untuk realisasi jaringan kuantum. Jaringan kuantum demikian analog dengan internet, yang dapat mentransportasikan informasi dan komunikasi dengan aman dalam jarak sangat jauh.(diterjemahkan dari Sciencedaily)

    III.            PENGOPERASIAN DATA QUBIT [3]

Pengoperasian pada Data Qubits adalah dengan kedua nilai yang disimpan pada setiap qubit akan selalu mempengaruhi operasi komputer kuantum. Selain itu, sebuah n qubits sama-sama ber-superposisi dari 0 dan 1, dia berperan untuk mengkodekan 2n nilai. Komputer kuantum dapat menghitung nilai keseluruhannya sekaligus. Keadaan paralel ini memiliki istilah Paralelisme Kuantum. Setiap rangkaian yang tercipta selalu memiliki rangkaian kuantum yang sesuai. Jadi dapat disimpulkan bahwa teknologi yang diterapkan pada komputer kuantum mampu melakukan perhitungan pada semua nilai pada waktu yang hampir sama, dengan waktu yang sama komputer konvensional hanyabisa melakukan perhitungan tunggal.

(Sumber: https://sainstory.files.wordpress.com/2012/08/penjelasan-qubit.png?w=483&h=330)

    IV.            QUANTUM GATES [3]

Dalam kuantum komputer dan khususnya model rangkaian kuantum perhitungan,sebuah quantum gates atau quantum logic gates adalah dasar kuantum sirkuit operasi pada sejumlah kecil qubit. Mereka adalah blok bangunan sirkuit kuantum, seperti logic gates klasik untuk sirkuit digital konvensional.

PARALEL COMPUTATION

1.      PARALLELISM CONCEPT [4]

Pemrosesan paralel (parallel processing) adalah penggunakan lebih dari satu CPU untuk menjalankan sebuah program secara simultan. Idealnya, parallel processing membuat programberjalan lebih cepat karena semakin banyak CPU yang digunakan. Tetapi dalam praktek,seringkali sulit membagi program sehingga dapat dieksekusi oleh CPU yang berbea-beda tanpa berkaitan di antaranya.

Komputasi paralel adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan. Biasanyadiperlukan saat kapasitas yangdiperlukan sangat besar, baik karena harus mengolah data dalam jumlah besar ataupun karenatuntutan proses komputasi yang banyak. Untuk melakukan aneka jenis komputasi paralel inidiperlukan infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkandengan jaringan dan mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu masalah. Untuk itudiperlukan aneka perangkat lunak pendukung yang biasa disebut sebagaimiddleware yangberperan untuk mengatur distribusi pekerjaan antar node dalam satu mesin paralel. Selanjutnyapemakai harus membuat pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi.

2.      DISTRIBUTION PROCESSING [5]

Mengerjakan semua proses pengolahan data secara bersama antara komputer pusat dengan beberapa komputer yang lebih kecil dan saling dihubungkan melalui jalur komunikasi. Setiap komputer tersebut memiliki prosesor mandiri sehingga mampu mengolah sebagian data secara terpisah, kemudian hasil pengolahan tadi digabungkan menjadi satu penyelesaian total. Jika salah satu prosesor mengalami kegagalan atau masalah yang lain akan mengambil alih tugasnya.

3.       ARCHITECTURAL PARALLEL COMPUTER [6]

Michael J. Flynn menciptakan satu diantara sistem klasifikasi untuk komputer dan program paralel, yang dikenal dengan sebutan Taksonomi Flynn. Flynn mengelompokkan komputer dan program berdasarkan banyaknya set instruksi yang dieksekusi dan banyaknya set data yang digunakan oleh instruksi tersebut.

a.      SISD (Single Instruction stream, Single Data stream) 

Komputer tunggal yang mempunyai satu unit kontrol, satu unit prosesor dan satu unit     memori Instruksi dilaksanakan secara berurut tetapi boleh juga overlap dalam tahapan eksekusi (overlap) Satu alur instruksi didecode untuk alur data tunggal.

b.      SIMD (Single Instruction stream, Multiple Data stream)

Komputer yang mempunyai beberapa unit prosesor di bawah satu supervisi satu unit common control. Setiap prosesor menerima instruksi yang sama dari unit kontrol, tetapi beroperasi pada data yang berbeda.

c.       MISD (Multiple Instruction stream, Single Data stream)

Sampai saat ini struktur ini masih merupakan struktur teoritis dan belum ada komputer dengan model ini.

d.      MIMD (Multiple Instruction stream, Multiple Data stream)

Organisasi komputer yang memiliki kemampuan untuk memproses beberapa program dalam waktu yang sama. Pada umumnya multiprosesor dan multikomputer termasuk dalam  kategori ini.

SUMBER

[1]        Anonim, Komputer Kuantum.

URL :    http://www.i-techmagazine.com/wawasan_iptek/sains_di_sekitar_kita/

ys_ayo_mimpi/komputer_kuantum.pdf

[2]        E. Togan, Y. Chu, A. S. Trifonov, L. Jiang, J. Maze, L. Childress, M. V. G. Dutt, A. S. Sørensen, P. R. Hemmer, A. S. Zibrov & M. D. Lukin. Quantum entanglement between an optical photon and a solid-state spin qubit. Nature, 2010; 466 (7307): 730 DOI: 10.1038/nature09256

[3]        Valentine, Gregorious. 2014. Quantum Computation.

            URL :    http://gregoriousvalentine.blogspot.com/2014/06/quantum-computation.html

[4]        Dikky12. 2011. PARALLEL PROCESSING.

            URL :    https://dikky12.wordpress.com/2011/04/01/parallel-processing/

[5]        xdit32. 2013. Pengertian Multiprocessing,Multitasking, dan Distributed Processing.

URL :    http://xditx32.blogspot.com/2012/09/pengertian-multiprocessing multitasking.html

[6]        Anonim, Parallel Computation.

            URL :    http://myblogisland.blogspot.com/2013/04/parallel-computation.html