Thursday 18 July 2013

Algoritma Quantum: Benteng Pertahanan Digital Masa Depan

Komputer kuantum adalah alat hitung yang menggunakan sebuah fenomena mekanika kuantum, misalnya superposisi dan keterkaitan, untuk melakukan operasi data. 
Menurut Prof. Freddy Permana Zen, M.Sc, D.Sc , komputasi kuantum adalah teori komputasi yang dibangun berdasarkan prinsip-prinsip mekanika kuantum. 

 Algoritma-Algoritma Kuantum
Tianhe-2 (National University of Defense Technology, China)  

Inilah superkomputer tercepat di dunia saat ini. Perangkat yang merupakan seri penerus dari Tianhe-1A ini mencatatkan rekor tercepat di dunia, dengan performa 33,86 petaflop. Tianhe-2 menggunakan prosesor Intel Xeon arsitektur Ivy Bridge dan Intel Xeon Phi dengan total 3,12 juta inti (core). Komputer ini menghabiskan daya 17,808 kilowatts dan secara teori mampu menyentuh kecepatan 54,9 petaflop
[54.890 triliun kalkulasi per detik].

Super komputer Tianhe-2 buatan China didaulat menjadi komputer tercepat di dunia dengan kemampuan 33.860 triliun kalkulasi per detik.

Algoritma kuantum memiliki efisiensi yang jauh lebih baik dibanding algoritma klasik yang dipakai pada komputer saat ini. Sebuah komputer kuantum juga diyakini memiliki kemampuan proses yang jauh lebih baik dibanding komputer klasik. Riset bidang komputasi kuantum masih terus berkembang.

Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit; dalam komputer kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit. Prinsip dasar komputer kuantum adalah bahwa sifat kuantum dari partikel dapat digunakan untuk mewakili data dan struktur data, dan bahwa mekanika kuantum dapat digunakan untuk melakukan operasi dengan data ini.

Dalam hal ini untuk mengembangkan komputer dengan sistem kuantum diperlukan suatu logika baru yang sesuai dengan prinsip kuantum.

Komunikasi Kuantum:

Komputasi pada dasarnya dapat didefinisikan sebagai pengolahan sistematis dari simbol tertentu (input) menjadi simbol lainnnya (output).

Simbol di sini adalah obyek fisis, dan komputasi adalah proses fisis yang dilakukan oleh piranti fisis yang disebut komputer. Jika kita menginterpretasikan setiap keadaan fisis sebagai sebuah simbol, maka pada dasarnya setiap proses fisis dapat dianggap sebagai proses komputasi.

Jelaslah bahwa informasi bersifat fisis dan karenanya teori komputasi harus mengacu pada hukum dasar fisika.



Super Komputer Titan (Oak Ridge National Laboratory, AS).

Komputer ini pernah menjadi yang tercepat di dunia, sebelum digeser oleh Tianhe-2. Ia memiliki kecepatan proses 17,6 petaflop. Sistem ini menggunakan CPU berbasiskan AMD Cray dan GPU Nvidia dengan total 560.640 inti. Perangkat ini menduduki posisi ketiga sebagai superkomputer paling hemat daya, dengan menggunakan 8.209 kilowatt.

Sebuah Algoritma Kuantum adalah suatu algoritma yang berjalan pada model yang realistis pada perhitungan kuantum, yang paling umum digunakan adalah model rangkaian kuantum pada perhitungan. Algoritma klasik (atau non-kuantum) adalah algoritma hingga yang urutan instruksinya teratur, atau selangkah demi selangkah prosedur untuk memecahkan masalah, di mana setiap langkah atau instruksi dapat dilakukan pada komputer klasik.

Walaupun semua algoritma klasik juga dapat dieksekusi pada komputer kuantum, istilah algoritma kuantum biasanya digunakan untuk setiap algoritma yang tampaknya inheren terhadap algoritma kuantum, atau menggunakan beberapa fitur penting dari perhitungan kuantum seperti superposisi kuantum atau belitan kuantum.

Algoritma Quantum biasanya dapat dijelaskan pada sirkuit yang menggunakan model-perhitungan kuantum, dengan rangkaian kuantum yang bekerja pada beberapa masukan qubit dan berakhir dengan pengukuran. Sebuah sirkuit kuantum terdiri dari gerbang kuantum sederhana yang terdiri dari paling banyak 2 atau 3 qubit [Quantum Bit].

Algoritma Quantum juga dapat dinyatakan dalam model-model lain perhitungan kuantum, seperti model Oracle Hamiltonian. Algoritma Quantum dapat dikategorikan dengan teknik utama yang digunakan oleh algoritma klasik.

Beberapa Algoritma Kuantum menggunakan teknik umum / ide-ide dalam algoritma kuantum termasuk:
Fase Kick-Back,
Estimasi Fasa,
Transformasi Fourier Kuantum,
Kuantum Berjalan,
Amplifikasi Amplitudo Kuantum dan
Teori Medan Kuantum Topologi.

Sequoia (Lawrence Livermore National Laboratory, AS)


Perangkat ini juga pernah merasakan titel tercepat di dunia, setidaknya hingga Juni 2012 yang lalu. Sequoia digunakan oleh perusahaan nuklir negara AS untuk menyimulasikan umur dari senjata nuklir. Berbasiskan Blue Gene/Q buatan IBM, perangkat ini memiliki nyaris 1,6 juta inti prosesor dan mampu menyentuh kecepatan 17,2 petaflop.

Algoritma Quantum juga dapat dikelompokkan berdasarkan pada jenis masalah yang diselesaikan, misalnya:
Survei Pada Algoritma Kuantum untuk masalah aljabar.

Pada saat ini komputer kuantum masih dalam tahap pengembangan,namun telah dilakukan eksperimen dimana operasi komputasi kuantum dilakukan atas sejumlah kecil Qubit.

K Computer (RIKEN Advanced Institute for Computational Science, Jepang)


Pernah menjadi yang tercepat di 2011. K computer ini dibuat dan dikembangkan oleh Fujitsu. Mampu menghadirkan kecepatan 10,5 petaflop dengan 705.024 inti Sparc.

Riset baik secara teoretis maupun praktik terus berlanjut dalam laju yang cepat, dan banyak pemerintah nasional dan agensi pendanaan militer mendukung riset komputer kuantum untuk pengembangannya baik untuk keperluan rakyat maupun masalah keamanan nasional seperti kriptoanalisis.

Telah dipercaya dengan sangat luas, bahwa apabila komputer kuantum dalam skala besar dapat dibuat, maka komputer tersebut dapat menyelesaikan sejumlah masalah lebih cepat daripada komputer biasa.

Komputer kuantum berbeda dengan komputer DNA dan komputer klasik berbasis transistor, walaupun mungkin komputer jenis tersebut menggunakan prinsip kuantum mekanik.

Quantum Computing Models

Sejumlah arsitektur komputasi seperti komputer optik walaupun menggunakan superposisi klasik dari gelombang elektromagnetik, namun tanpa sejumlah sumber kuantum mekanik yang spesifik seperti keterkaitan, maka tak dapat berpotensi memiliki kecepatan komputasi sebagaimana yang dimiliki oleh komputer kuantum. Sampai saat ini telah dikemukakan dua algoritma baru yang bisa digunakan dalam sistem kuantum yaitu Algoritma Shor's dan Algoritma Grover.

Prof. Peter Williston Shor, Ph.D.
 Is an American professor of applied mathematics at MIT, most famous for his work on quantum computation, in particular for devising Shor's algorithm

Algoritma Grover, yaitu sebuah algoritma kuantum yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian linear klasik untuk daftar perhitungan komputasi tak terurut. Sebagian besar algoritma pencarian, seperti pencarian linear, pencarian biner dan pohon pencarian biner yang self-balancing, dapat dikembangkan dengan sedikit tambahan perhitungan untuk menemukan semua nilai yang kurang dari atau lebih dari sebuah kunci algoritma, operasi ini disebut pencarian jangkauan (range search).


Lov Kumar Grover, Ph.D.
Is an Indian-American computer scientist. He is the originator of the Grover database search algorithm used in quantum computing. He obtained his undergraduate degree at Indian Institute of Technology, Delhi.
 He served a short while as an assistant professor at Cornell University but left to join Bell Labs in New Jersey, where he is now a member of the technical staff in physical sciences research.

Teori informasi klasik sebagaimana dirumuskan oleh Turing, Church, Post, Neumann, dan Godel, yang direalisasikan dalam bentuk komputer digital sekarang ini, awalnya adalah teori matematika abstrak yang sama sekali tidak mengacu pada hukum fisika. Dan gagasan klasik ini tentulah membutuhkan tinjauan ulang dalam sudut pandang hukum fisika, khususnya dalam sudut pandang teori kuantum. Misalnya, dalam fenomena kuantum terdapat proses acak murni, misalnya peluruhan radioaktif, yang tidak terdapat dalam fisika klasik.
Super Komputer MIRA (Department of Energy milik Argonne National Laboratory, AS)

Menggunakan sistem Blue Gene/G milik IBM dengan 786.432 inti untuk mencapai kecepatan 8,6 petaflop. Saat beroperasi penuh di tahun 2014 nanti, ia akan menawarkan 5 miliar jam komputasi per tahun untuk para ilmuwan (perhitungan waktu untuk tiap inti).

Beberapa Tesis Mengenai IPTEK Komputer Kuantum. 

 Super Komputer Stampede (Texas Advanced Computing Center, University of Texas, AS)

Menggunakan server Dell PowerEdge dengan prosesor Xeon dari Intel dan interconnect InfiniBand, Stampede mampu mencetak kecepatan 5,2 petaflop. Ini merupakan sistem terbesar di dunia yang digunakan untuk penelitian sains. Semua peneliti yang ada di institusi AS bisa meminta untuk menggunakan perangkat ini.

Unduh Artikel dan e-buku Ilmiah: Quantum Algorithms

Oleh: Prof. Michele Mosca, Ph.D.
http://info.iqc.ca/mmosca/

Is co-founder and deputy director of the Institute for Quantum Computing at the University of Waterloo, researcher and founding member of the Perimeter Institute for Theoretical Physics, and professor of mathematics in the department of Combinatorics & Optimization at the University of Waterloo. 

He has held a Tier 2 Canada Research Chair in Quantum Computation since January 2002, and has been a scholar for the Canadian Institute for Advanced Research since September 2003.

Mosca's principal research interests concern the design of quantum algorithms, but he is also known for his early work on NMR quantum computation together with Jonathan A. Jones

Super Komputer Juqueen (Julich Supercomputing Center, Jerman)


Menggunakan sistem Blue Gene/Q buatan IBM. Hadir dengan 458.752 inti dan mampu menyentuh kecepatan 5 teraflop. Menggunakan daya sebesar 2.301 killowats, Juqueen merupakan salah satu superkomputer hemat daya.


The TOP 500 list is compiled by Hans Meuer of the University of Mannheim, Germany, Jack Dongarra of the University of Tennessee, Knoxville, and Erich Strohmaier and Horst Simon of NERSC/Lawrence Berkeley National Laboratory.

Top Processor Generation
Top vendors

Operating system family

Kapan Indonesia Mempunyai Ilmuwan dalam Bidang Komputer Kuantum?

Kapan Bangsa ini Mampu Membuat Komputer Super?

Resep Membuat Teleskop Terbesar di Dunia

BIG BIGGER BIGGEST: Telescope

"We cannot teach people anything; we can only help them discover it within themselves."
*Alm. Galileo Galilei*



Large Binocular Telescope Observatory


Teleskop atau teropong adalah instrumen pengamatan yang berfungsi mengumpulkan radiasi elektromagnetik dan sekaligus membentuk citra dari benda yang diamati. Teleskop merupakan alat paling penting dalam pengamatan astronomi. Jenis teleskop (biasanya optik) yang dipakai untuk maksud bukan astronomis antara lain adalah transit, monokular, binokular, lensa kamera, atau keker. Teleskop memperbesar ukuran sudut benda, dan juga kecerahannya.

Galileo diakui menjadi yang pertama dalam menggunakan teleskop untuk maksud astronomis. Pada awalnya teleskop dibuat hanya dalam rentang panjang gelombang tampak saja (seperti yang dibuat oleh Galileo, Newton, Foucault, Hale, Meinel, dan lainnya), kemudian berkembang ke panjang gelombang radio setelah tahun 1945, dan kini teleskop meliput seluruh spektrum elektromagnetik setelah makin majunya penjelajahan angkasa setelah tahun 1960.

Telescopes may be classified by the wavelengths of light they detect:

Light Comparison
Name Wavelength Frequency (Hz) Photon Energy (eV)
Gamma ray less than 0.01 nm more than 10 EHZ 100 keV – 300+ GeV X
X-Ray 0.01 to 10 nm 30 PHz – 30 EHZ 120 eV to 120 keV X
Ultraviolet 10 nm – 400 nm 30 EHZ – 790 THz 3 eV to 124 eV
Visible 390 nm – 750 nm 790 THz – 405 THz 1.7 eV – 3.3 eV X
Infrared 750 nm – 1 mm 405 THz – 300 GHz 1.24 meV – 1.7 eV X
Microwave 1 mm – 1 meter 300 GHz – 300 MHz 1.24 meV – 1.24 µeV
Radio 1 mm – km 300 GHz3 Hz 1.24 meV – 12.4 feV X

Penemuan atau prediksi akan adanya pembawa informasi lain (gelombang gravitasi dan neutrino) membuka spekulasi untuk membangun sistem deteksi bentuk energi tersebut dengan peranan yang sama dengan teleskop klasik. Kini sudah umum untuk menyebut teleskop gelombang gravitasi atau pun teleskop partikel berenergi tinggi.

 Penulis dan Para Pelajar Mengunjungi Observatorium Bosscha di Lembang

Sebuah teleskop seharga £1 miliar, atau setara Rp.14,5 triliun, bernama Array Atacama Large Millimeter (ALMA) telah diresmikan pada 13 Maret 2013, waktu setempat.

Ada harga ada rupa. Dengan biaya produksi yang fantastis, para ilmuwan mengklaim teleskop termahal ini dapat menyaksikan saat-saat pertama alam semesta terbentuk.

Teleskop yang disebut-sebut paling canggih di dunia ini merupakan proyek astronomi terbesar sepanjang sejarah. Alat super mewah ini dibangun di gurun Llano Chajnantor yang gersang di Chile.

Dibangun di ketinggian 5.000 meter dan memiliki 66 antena raksasa yang berdiameter 12 meter, teleskop ini mengumpulkan gelombang radio di luar angkasa dengan bantuan cahaya optik. Informasi tersebut kemudian diproses oleh sebuah komputer super.

Para ilmuwan percaya, teleskop ALMA siap mengamati terbentuknya alam semesta, seperti melihat bagaimana bintang dan planet tercipta.

Teleskop raksasa ini merupakan hasil kolaborasi dari negara-negara di Eropa, Asia Timur, dan Amerika Utara, yang menyumbang sebesar £950 juta, setara Rp.13,771 triliun, sedangkan Inggris menyumbang £65.000, setara Rp.941 juta.

ALMA: Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array

 
"Para komunitas ilmiah akan menggunakan ALMA untuk penelitian mengenai asal usul pembentukan bintang, planet, dan tata surya lain," kata Thijs de Graaw, direktur ALMA, dilansir Telegraph, 13 Maret 2013.

"Bahkan, mungkin bisa menemukan bagaimana teori Big Bang terjadi," tandasnya.

Dia menambahkan, ini adalah revolusi dalam sejarah alam semesta. Teleskop ini fokus untuk melihat terbentuknya awan debu pada proses terciptanya planet. Teleskop ALMA akan membuka babak baru ilmu astronomi.

"Diharapkan teleskop mampu menjelaskan asal usul unsur terciptanya matahari, bintang, planet, dan akhirnya manusia," ungkap Thijs de Graaw.

Sementara menurut Brian Ellison, manajer proyek Teleskop Alma mengatakan, semua makhluk terbuat dari stardust. Teleskop ALMA akan menjawab beberapa pertanyaan tentang dari mana manusia berasal.

"Teleskop ALMA diperkirakan akan menangkap gambar sepuluh kali lebih tajam dari teleskop luar angkasa Hubble," tutup Ellison.

Name Out In aperture (m) equiv. Area (m) Area (m²) Mirrors Note Altitude
Gran Telescopio Canarias (GTC) Grantelescopio.jpg GranTeCan Mosaic.jpg 10.4 10.4 74 m² 36 x 1.9 m hexagonal segments for M1 Commissioned 2009; Largest single mirror 2267 m
Southern African Large Telescope (SALT) Southern African Large Telescope 720x576px.jpg Salt Mirror.jpg 11 (max.) 9.2 66–45 m² 92 x 1 m hexagon; 11 x 9.8 m mirror HET twin but larger optically. Spherical M1 w/ fixed mirror; spectroscopy (see here) 1783 m
Keck 1 & 2 KeckObservatory20071020.jpg KeckObservatory20071013.jpg 10 m each 10 m 76 m2  each 36 x 1.8 m hexagons M1 mirrors each largest twin telescopes
152 m² total optical area
4145 m
VLT 1,2,3, & 4 Very Large Telescope Array.aerial view.jpg Creating a Star.jpg 8.2 m each 8.2 53 m² each 1 x 8.2 m M1 each Largest quadruplet telescope
210 m² total optical area
2635 m
Large Binocular Telescope (LBT) LBT-Gebaeude.jpg LBT 3.JPG 8.4 m each 11.7 111 m² (both sides) 2 x 8.4 m M1 mirrors; 1 mount Largest Binocular; largest non-segmented mirrors; 22.8 m aperture planned  3221 m

Ada tiga jenis teleskop optik utama:

Teleskop pembiasan yang menggunakan lensa untuk membentuk sebuah gambar.
Teleskop pemantulan yang menggunakan susunan cermin untuk membentuk sebuah gambar.
Teleskop Catadioptric yang menggunakan cermin dikombinasikan dengan lensa untuk membentuk sebuah gambar.




Semangat Maju Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bangsa

Indonesia Bisa!