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].
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.
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.
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.
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.
Beberapa Tesis Mengenai IPTEK Komputer Kuantum.
- Entangled state preparation for optical quantum communication. Alexander Ling, National University of Singapore (Ph.D. Thesis 2008).
- Single Photon Generation from a Single Molecule at Room Temperature. Mai Li Jian, National University of Singapore (B.Sc. Thesis 2008).
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
- Intel Xeon E5 (SandyBridge)
- Intel Xeon 5600-series (Westmere-EP)
- Power BQC
- Opteron 6200 Series "Interlagos"
- Opteron 6100-series "Magny-Cours"
- Top vendors
- Operating system family
Kapan Indonesia Mempunyai Ilmuwan dalam Bidang Komputer Kuantum?
Kapan Bangsa ini Mampu Membuat Komputer Super?
