KOMPUTER
KUANTUM
Dalhats
Luaudzafata Avicena
XI-IPA2
SMA
Bina Insani 2016
|
Bismillahhirahmannirrahim
Pertama-tama,
kita panjatkan puji dan syukur kepada Allah SWT karena hanya atas rahmat-Nya
penulis dapat menyelesaikan makalah sederhana “Komputer Kuantum” ini. Salawat serta salam kita panjatkan kepada Baginda Nabi
Muhammad SAW serta sahabatnya sampai akhir zaman.
Pembuatan
makalah ini tidak lepas dari dukungan orang-orang sekitar saya, maka saya
menyampaikan ucapan terimakasih kepada
Penulis
berharap makalah ini dapat memberi manfaat kepada pembaca secara umum.
Bogor, 30
September 2016
|
DLA
|
DAFTAR ISI
KATA
PENGANTAR ....................................................................................................... i
BAB
I. PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1.
Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2.
Rumusan Masalah .............................................................................. 1
1.3. Tujuan................................................................................................. 1
BAB
II. PEMBAHASAN .......................................................................................... 2
2.1. Pengertian .......................................................................................... 2
2.2. Prinsip dan Cara kerja ........................................................................ 4
2.3. Kemampuan Komputer Kuantum...................................................... 6
2.4. Kekurangan Komputer Kuantum....................................................... 7
BAB
III. SIMPULAN .................................................................................................. 8
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ 9
BAB I
Komputer
telah menjadi benda yang umum dan sangat penting dalam kehidupan modern.
Komputer digunakan dalam banyak bidang, mulai dari kehidupan sehari-hari,
militer, industri, bisnis, keilmuan dan lain-lain.
Sejauh
ini ada beberapa jenis komputer yang telah dibuat, komputer mekanik adalah
komputer yang paling awal. Diantara jenis-jenis komputer, komputer digital
adalah komputer yang paling umum, namun komputer digital tetap memiliki
keterbatasan. Berbagai cara dilakukan, mulai dari memaksimalkan potensi komputer
digital sampai mengembangkan komputer jenis baru, yaitu komputer kuantum,
komputer optik, dan komputer yang terbuat dari sel otak buatan. Masing-masing
memiliki kekurangan dan kelebihannya. Penulis akan menjelaskan tentang komputer
kuantum pada makalah kali ini.
Penulis
berharap makalah ini membawa manfaat pada pembaca, khususnya mengenai komputer
kuantum.
1. Bagaimana
prinsip dan cara kerja komputer kuantum?
2. Apa
saja yang bisa dilakukan komputer kuantum?
3. Apa
saja kendala/kekurangan komputer kuantum?
1. Mengetahui
prinsip dan cara kerja kompter kuantum.
2. Mngetahui
kemampuan komputer kuantum.
3. Mengetahui
kekurangan/kendala komputer kuantum.
BAB II
Komputer
kuantum adalah jenis komputer yang memanfaatkan fenomena mekanika kuantum,
sebuah cabang fisika, seperti superposisi dan keterkaitan untuk mengolah data.
Mekanika kuantum sendiriadalah cabang fisika yang menjelaskan bagian-bagian
kecil alam semesta, misalkan, mulai dari atom sampai yang lebih kecil darinya.
Satuan unit terkecil dari informasi pada
komputer kuantum disebut qubit, yaitu sebuah sistem mekanika kuantum yang dapat
menduduki superposisi keaadan sekaligus dengan jumlah yang tak terbatas. Qubit
merupakan analogi dari bit yang digunakan pada komputer digital. Sebuah qubit
dapat mewakili angka 0 dan 1 atau superposisi 0 dan 1; maksudnya qubit tersebut
mewakili 0 dan 1 secara bersamaan. Qubit awalnya dibuat dari foton saat cara
kerja komputer kuantum ditunjukkan pertama kalinya, baru-baru ini qubit dibuat
dari atom-atom silikon yang dimanipulasi. Komputer kuantum berjalan dengan
algoritma Shor, yang dinamakan sesuai penemunya Peter Shor.
Ilustrasi
qubit (atas)
Komputer
kuantum diusulkan oleh Richard Feynman setelah menyadari bahwa komputer digital
tidak mampu menyimulasikan mekanika kuantum, ia memiliki ide untuk menerapkan
fisika kuantum untuk komputer. Paul Beniof dan Yuri Manin menggambarkan cara kerja kuantum komputer di
tahun 1980.
Komputer kuantum pertama kali dibuat tahun
2000, namun hanya peragaan saja, sejak itu, rekor-rekor berkaitan dengan
komputasi kuantum dipecahkan. Misalkan kestabilan qubit, jumlah qubit, dan
pengiriman data lewat keterkaitan kuantum. Tanggal 22 Juni 2015 D-Wave Systems
membuat komputer kuantum dengan lebih dari 1000 qubit. Baru-baru ini ilmuwan
berhasil menghubungkan beberapa komputer kuantum dalam satu chip.
Komputer
kuantum keluaran D-Wave (atas)
2.2.1.
Prinsip Kerja
Komputer kuantum bekerja dengan cara memanipulasi
prinsip fisika kuantum. Fisika kuantum adalah cabang fisika yang menjelaskan
tingkah laku objek-objek subatomik. Teori ini bermula dari teori fotoelektrik,
yang menyatakan bahwa cahaya tersusun atas paket-paket gelombang yang bertindak
sebagai partikel dan gelombang bersamaan yang disebut foton, yang merupakan
kuantitas terkecil cahaya. Kuantitas terkecil tersebut disebut sebagai kuantum.
Dalam fisika kuantum terdapat beberapa fenomena, diantaranya keterkaitan atau entanglement dan superposisi atau superposition.
Superposisi adalah fenomena ketika sebuah
partikel menduduki segala keadaan atau state.
Setiap partikel memiliki dua konfigurasi, yaitu up (atas) yang
dilambangkan 0 dan down (bawah) yang
dilambangkan 1 seperti kode biner komputer. Sebuah dalampartikel superposisi dapat menduduki
keduanya bersamaan sampai kita melakukan pengukuran. Pengukuran ‘memaksa’
partikel untuk menduduki salah satunya. Setelah diukur, spin menjadi tetap. Keadaan supeposisi dapat terjadi saat proses
perhitungan berlangsung. Karena kemampuan qubit untuk menduduki lebih dari satu
keadaan, komputer kuantum dapat melakukan semua perhitungan bersamaan.
Pengukuran menyebabkan qubit berhenti berhitung dan memilih kemungkinan
jawaban. Superposisi memberikan kemampuan pararelisme pada komputer kuantum.
|
Keterkaitan kuantum (atas)
|
Komputer kuantum juga menerapkan prinsip
keterkaitan. Keterkaitan secara sederhana adalah terhubungnya partikel-partikel
dengan cara pengukuran keadaan atau state
sebuah partikel dapat mempengaruhi keadaan partikel lainnya yang terhubung.
Fenomena ini, walaupun tidak instan, dapat terhubung dalam jarak yang sangat
jauh, bahkan sebagian ahli berhipotesis keterkaitan dapat ‘menjangkau’ masa
lalu.
Misalkan sebuah foton ditembakkan lewat
pemecah sinar, sebuah alat untuk memantulkan atau mengirimkan foton
terpolarisasi ke arah horizontal atau vertikal, foton pertama memiliki spin 0 terpecah menjadi A dan B yang
bergerak ke arah berlawanan. A memiliki spin
+1/2 dan B memiliki spin -1/2.
Saat kita mengukur A, pengukurannya dapat mempengaruhi hasil B tanpa mengukur
kembali foton B.
Fenomena ini dapat diterapkan pada qubit,
fenomena ini diterapkan untuk mengirimkan informasi bagi komputer kuantum,
sebagaimana komputer digital berhubungan lewat gelombang radio.
2.2.2. Cara Kerja
Ada beberapa syarat untuk komputer kuantum
bekerja, yaitu:
1. Dapat ditingkatkan skalanya, qubit harus bisa
ditambah terus menerus.
2. Qubit harus bisa diatur menjadi keadaan awal,
misalkan 0.
3. Interaksi antarqubit harus cukup kuat untuk
membuat keadaan logika kuantum.
4. Untuk melakukan operasi dengan gerbang
logika, waktu dekoherensi harus lebih lama daripada waktu pengoperasian gerbang
logika. Dekoherensi sendiri adalah hilangnya properti mekanika kuantum pada
sebuah partikel, mengembalikannya ke kondisi klasik
5. Harus mampu membaca data.
6. Untuk menghubungkan sirkuit komputer, harus
mampu mengkonversi qubit penyimpan data menjadi qubit pengolah data.
7.
Harus
dapat menggerakan qubit ke tempat lain dengan akurat.
Contoh operasi komputer kuantum dengan dua
qubit (bawah)
Keterangan:
1.
Inisialisasi
– Qubit sedang dalam keadaan awal (0,0). Mereka dikurung dalam lapisan tembaga
untuk mencegah dekoherensi.
2.
Superposisi
– komputasi dimulai dengan operasi yang mengubah keadaan sistem dengan
keseragaman superposisi.
3.
Kotak hitam
– peran kotak hitam adalah untuk menandai satu keadaan dengan mengubah fase
amplitudo. Pararelisme mengizinkan interaksi terjadi pada seluruh keadaan.
Masalahnya adalah untuk mencari perubahannya.
4.
Konversi – karena hasil terukur tergantung amplitudo,
tahap selanjutnya diperlukan untuk mengalihkan fase yang ditandai ke amplitudo
yang ditandai. Ini dilakukan dengan menambahkan cahaya dengan pola interfrensi
misalkan 0.5 menjadi 0 dan -0.5 menjadi 1.
5. Pengukuran - keadaan qubit diukur dengan membuka
penutupnya dan melihat kearah mana mereka berputar, yang bisa menjadi 0 atau 1.
Operasi ini perlu aplikasi tunggal dari kotak hitam. Komputer digital
memerlukan tiga kali pengecekan untuk mengecek perubahan pada (1, 1), (1, 0),
(0, 1) – ini akan menjadi (0, 0) jika
yang lain tak berubah.
Komputer kuantum mampu melakukan perhitungan
yang lebih jauh lebih cepat dari komputer digital, hal ini dikarenakan
kemampuan qubit yang mampu menduduki dua keadaan sekaligus. Operasi ini
dinamakan pararelisme komputer kuantum. Komputer kuantum diperkirakan mampu
menyelesaikan perhitungan dalam waktu beberapa hari atau jam atas
masalah-masalah yang komputer digital perlu bertahun-tahun.
Selain itu, pararelisme memberikan komputer
kuantum kemampuan untuk menyimpan data di ruang lebih kecil. Sebanyak 100 qubit bisa
menyimpan sebanyak 1,267,650,600,228,229,401,496,703,205,375 kombinasi angka
yang berbeda trilliunan kali kapasitas seluruh komputer digtal. Komputer
kuantum dengan 512 qubit memiliki kecepatan 3.600 kali lebih cepat dari
komputer digital terhebat sejauh ini.
Komputer kuantum diperkirakan mampu
menjalankan simulasi alam semesta yang lebih akurat dibanding komputer digital,
sperti yang dikatakan Richard Feynman, terutama saat menyimulasikan mekanika
kuantum. Ilmuan Google telah berhasil mensimulasikan atom hidrogen secara
akurat.
Komputer kuantum dapat mengirim dan menyimpan
data lebih aman berkat enkripsi atau kriptografi kuantum.
Potensi komputer kuantum membuat ahli-ahli
yakin bahwa komputer kuantum akan mengubah dunia.
Seperti benda buatan manusia, komputer
kuantum memiliki kekurangan, diantaranya:
·
Komputer
kuantum mampu menjalankan algoritma konvensional seperti komputer digital,
namun untuk memberi potensi penuhnya diperlukan algoritma khusus. Sayangnya,
algoritma untuk komputer kuantum masih sangat rumit untuk dibuat, begitu juga
qubit yang merupakan dasar dari informasinya. Ini membuat kemampuan penuh komputer
kuantum masih hipotesis, kemampuan yang dikembangkan saat ini pun belum terlalu
berguna.
·
Pembuatan
qubit juga belum dikuasai dengan baik, ilmuwan
masih kesulita dengan menambahkan jumlah qubit. Selain itu, qubit juga
harus terisolasi dari dunia luar untuk mencegah dekoherensi.
·
Qubit
harus berada di suhu sekitar 0,020K atau -272,80C untuk
beroperasi.
·
Sifat
ketidakpastian kuantum juga menjadi penghalang lain. Komputer kuantum tidak
memeberi jawaban konkret, tapi jawabannya berdasarkan kemungkinan terbesar.
Komputasi harus diulang beberapa kali untuk memberi jawaban yang pasti.
·
Walaupun
pararelisme memungkinkan ukuran lebih kecil bagi komputer kuantum, ukuran
komputer kauntum masih terbilang besar ketimbang komputer digital. Komputer
kuantum memiliki luas 10m2 dan 15,5KW untuk beroperasi, ukuran yang
relatif kecil dibanding komputer super, namun terlalu besar untuk sehari-hari.
·
Harga
komputer kuantum masih sangat mahal, harga satu unitnya sekitar Rp
130.000.000.000 , membuat komputer kuantum masih sangat jauh dari pasar
domestik. Sejauh ini kommputer kuantum hanya dimiliki organisasi-organisasi
ternama saja, misalkan NASA, Google, Lockheed Martin, dan Boeing.
BAB
III
Pada dasarnya cara kerja komputer kuantum
sama dengan komputer digital, menggunakan kode biner 0 dan 1, namun 0 dan 1
diwakili oleh partikel yang disebut qubit, berbeda pada komputer digital yang
menggunakan sinyal listrik.
Dibanding komputer digital, komputer kuantum
memiliki usia yang relatif muda.
Komputer kuantum memiliki banyak potensi dan
juga kekurangan.
Potensi komputer kuantum disebabkan sifat
alami qubit dan fenomena mekanika kuantum. Sedangkan kekurangannya disebabkan
kerumitannya dan usia komputer kuantum yang masih muda.
Admin (2016). Quantum Computing.
From: https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing ,28 September 2016
Admin (2016). Komputer Kuantum.
From:https://id.wikipedia.org/wiki/Komputer_kuantum,
28 September 2016
Admin (2016). Komputer Kuantum.
From:http://majalah1000guru.net/2016/05/komputer-kuantum/ ,28 September 2016
Admin. Quantum Computing
From:https://universe-review.ca/R13-11-QuantumComputing.htm, 22 Oktober 2016
Ambainis, Andris (2014). Quantum Computing.
From:http://www.ias.edu/ideas/2014/ambainis-quantum-computing 31 Oktober 2016 19:30
Bonsor, Kevin dan Jonathan
Strickland. How Quantum Computers Work.
From:http://computer.howstuffworks.com/quantum-computer1.htm, 1 Oktober 2016
Breithaupt,
Jim. 2009. Swadidik Fisika. Terjemahan:
Evi Janu. Teach Yourself Physics. Bandung:
Pakar Raya
Condliffe, Jamie (2013). Whats Wrong With Quantum Computing.
From:http://gizmodo.com/whats-wrong-with-quantum-computing-1444793497 16 Oktober 2016
Rameshgavva (2012). Quantum
Computing Advantages and Disavantages.
From:1000projects.org/quantum-computing-advantages-and-disadvantages.html
26 oktober 2016, 20:17
Surya, Yohanes. Komputer Kuantum
From:http://www.yohanessurya.com/download/penulis/Bermimpi_07.pdf, 22 Oktober 2016
Tarantola,
Andrew (2014). The D-Wave 2 is 3,600
times faster than a Super Computer.
From:http://gizmodo.com/the-quantum-d-wave-2-is-3-600-times-faster-than-a-super-1532199369
,1 November 2016 20;42