QUANTUM COMPUTATION
I. Pendahuluan
Teori tentang komputer kuantum
ini pertama kali dicetuskan oleh fisikawan dari Argonne National Laboratory
sekitar 20 tahun lalu.Paul benioff merupakan orang pertama yang mengaplikasikan
teori fisika kuantum pada dunia komputer di tahun 1981.
Secara definisi, komputer quantum
adalah komputer yang memanfaatkan fenomena-fenomena dari mekanika quantum,
seperti quantum superposition dan quantum entanglement dalam proses komputasi
data.
Komputer quantum dapat jauh lebih
cepat dari komputer konvensional pada banyak masalah, salah satunya yaitu
masalah yang memiliki sifat berikut:
1. Satu-satunya cara adalah
menebak dan mengecek jawabannya berkali-kali
2.Terdapat n jumlah jawaban yang
mungkin
3. Setiap kemungkinan jawaban
membutuhkan waktu yang sama untuk mengeceknya
4. Tidak ada petunjuk jawaban
mana yang kemungkinan benarnya lebih besar: memberi jawaban dengan asal tidak
berbeda dengan mengeceknya dengan urutan tertentu.
Jadi bisa disimpulkan bahwa
komputer quantum itu adalah komputer yang lebih canggih dari komputer biasa
karena pada komputer quantum telah menggunakan prinsip-prinsip atau metode
metode quantum.
II. Entanglement
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.
III. 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.
IV. 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.
PARALLEL COMPUTATION
I. Parallelism Concept
Paralel Processing adalah
kemampuan menjalankan tugas atau aplikasi lebih dari satu aplikasi dan
dijalankan secara simultan atau bersamaan pada sebuah komputer. Secara umum,
ini adalah sebuah teknik dimana sebuah masalah dibagi dalam beberapa masalah
kecil untuk mempercepat proses penyelesaian masalah.
II. Distributed Processing
Merupakan sekumpulan peralatan
pemrosesan yang saling terhubung melalui jaringan yang mengerjakan tugas-tugas
tertentu.
Pemrosesan terdistribusi dapat
dikelompokan berdasarkan beberapa kriteria yaitu :
1. Degree Coupling / Tingkat hubungan :
tinggi atau rendah ?
Jumlah data yang saling digunakan
dibandingkan dengan jumlah pemrosesan lokal.
2. Struktur antar hubungan : kuat atau lemah
?
Jika komponen dapat di share
dikatakan kuat
3. Kesaling tergantungan komponen-komponen.
Kuat atau lemah dalam
mengekseskusi proses.
4. Keselarasan antar komponen.
Pemrosesan terdistribusi
berkembang karena kebutuhan untuk dapat memecahkan masalah besar dan kompleks
dengan menggunakan berbagai macam aturan divide and conquer. Alasan lain yang
mendasar adalah struktur organisasi yang berubah menjadi terdistribusi.. Karena
perkembangan pemrosesan terdistribusi inilah maka kemudian berkembang
distributed database system.
III. Architectural Parallel Computer
Berdasarkan jumlah aliran
instruksi dan aliran datanya, Michael J. Flynn pada tahun 1966 mengelompokkan
komputer digital menjadi empat golongan besar [Hwa85]. Aliran instruksi
(instruction stream)adalah urutan instruksi yang dieksekusi oleh sistem
komputer, sedangkan aliran data (data stream) adalah urutan data yang diolah
termasuk data masukan, bagian dari data, maupun data sementara yang dipanggil
atau digunakan oleh aliran instruksi.
Keempat kelompok komputer
tersebut adalah :
1. Komputer SISD (Single
Instruction stream-Single Data stream)
Pada komputer jenis ini semua
instruksi dikerjakan terurut satu demi satu, tetapi juga dimungkinkan adanya
overlapping dalam eksekusi setiap bagian instruksi (pipelining). Pada umumnya
komputer SISD berupa komputer yang terdiri atas satu buah pemroses (single
processor). Namun komputer SISD juga mungkin memiliki lebih dari satu unit
fungsional (modul memori, unit pemroses, dan lain-lain), selama seluruh unit
fungsional tersebut berada dalam kendali sebuah unit pengendali. Skema
arsitektur global komputer SISD.
2. Komputer SIMD (Single
Instruction stream-Multiple Data stream)
Pada komputer SIMD terdapat lebih
dari satu elemen pemrosesan yang dikendalikan oleh sebuah unit pengendali yang
sama. Seluruh elemen pemrosesan menerima dan menjalankan instruksi yang sama
yang dikirimkan unit pengendali, namun melakukan operasi terhadap himpunan data
yang berbeda yang berasal dari aliran data yang berbeda pula.
3. Komputer MISD (Multiple
Instruction stream-Single Data stream)
Komputer jenis ini memiliki n
unit pemroses yang masing-masing menerima dan
mengoperasikan instruksi yang
berbeda terhadap aliran data yang sama, dikarenakan setiap unit pemroses
memiliki unit pengendali yang berbeda. Keluaran dari satu pemroses menjadi
masukan bagi pemroses berikutnya. Belum ada perwujudan nyata dari komputer
jenis ini kecuali dalam bentuk prototipe untuk penelitian.
4. Komputer MIMD (Multiple Instruction
stream-Multiple Data stream)
Pada sistem komputer MIMD murni
terdapat interaksi di antara npemroses. Hal ini disebabkan seluruh aliran dari
dan ke memori berasal dari space data yang sama bagi semua pemroses. Komputer
MIMD bersifat tightly coupled jika tingkat interaksi antara pemroses tinggi dan
disebut loosely coupled jika tingkat interaksi antara pemroses rendah.
Sumber :
http://thesaprol.blogspot.com/2014/05/quantum-computing.html
http://elfungky.blogspot.com/2011/04/komputer-quantum-teknologi-komputer.html
https://sukasayurasem.wordpress.com/2013/06/28/quantum-entanglement/
http://djuneardy.blogspot.com/2015/04/quantum-computing-entanglement.html
https://andri102.wordpress.com/game/soft-skill/konsep-komputasi-parallel-processing/
http://gothicrock-pienk.blogspot.com/p/sistem-basis-data-terdistribusi.html
http://smilenickynick.blogspot.com/2014/06/komputer-paralel-arsitektur-dan.html