KOMPUTER KUANTUM Dalhats Luaudzafata Avicena XI-IPA2 SMA Bina Insani 2016

KATA PENGANTAR

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

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

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.

1.2 Rumusan Masalah

1.      Bagaimana prinsip dan cara kerja komputer kuantum?

2.      Apa saja yang bisa dilakukan komputer kuantum?

3.      Apa saja kendala/kekurangan komputer kuantum?

1.3 Tujuan

1.      Mengetahui prinsip dan cara kerja kompter kuantum.

2.      Mngetahui kemampuan komputer kuantum.

3.      Mengetahui kekurangan/kendala komputer kuantum.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian

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.

Komputasi kuantum (atas)

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 Prinsip dan Cara kerja

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.

2.3 Kemampuan Komputer Kuantum

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.

2.4 Kekurangan Komputer Kuantum

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

SIMPULAN

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.

DAFTAR PUSTAKA

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