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.
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.
[4] Dikky12. 2011. PARALLEL PROCESSING.
[5] xdit32. 2013. Pengertian Multiprocessing,Multitasking, dan Distributed Processing.
[6] Anonim, Parallel Computation.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar