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
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. Seperti tahun 2014 komputasi
kuantum masih dalam masa pertumbuhan tetapi percobaan telah dilakukan di mana
operasi komputasi kuantum dieksekusi pada sejumlah sangat kecil dari qubit.
Kedua penelitian praktis dan teoritis terus, dan banyak pemerintah nasional dan
militer lembaga donor mendukung penelitian komputasi kuantum untuk
mengembangkan kuantum computer untuk tujuan keamanan baik sipil maupun
nasional, seperti kriptoanalisis.
Komputer kuantum skala besar akan
mampu memecahkan masalah tertentu jauh lebih cepat daripada komputer klasik
menggunakan yang terbaik saat ini dikenal algoritma, seperti faktorisasi
integer menggunakan algoritma “Shor” atau “simulasi kuantum system banyak
tubuh”.
Perbedaan komputer klasik dengan komputer quantum
Pada sebuah komputer klasik memiliki memori terdiri dari bit, dimana tiap bit mewakili
salah satu atau nol. Sebuah komputer kuantum mempertahankan urutan qubit. Sebuah
qubit tunggal dapat mewakili satu, nol, atau, krusial.
Sebuah contoh dari implementasi qubit untuk komputer
kuantum bisa mulai dengan menggunakan partikel dengan dua negara spin: "down"
dan "up" (biasanya ditulis | {\ downarrow} \ rangle dan | {\ uparrow}
\ rangle, atau | 0 {\ rangle} dan | 1 {\ rangle}). Namun pada kenyataannya sistem
apapun yang memiliki Z kuantitas diamati yang disimpan dalam evolusi waktu dan seperti
yang Z memiliki setidaknya dua diskrit dan cukup spasi eigenvalues berturut-turut,
merupakan kandidat yang cocok untuk melaksanakan suatu qubit. Hal ini benar karena
setiap sistem tersebut dapat dipetakan ke sistem spin-1 / 2 efektif.
Algoritma Quantum Computing
Apa yang membuat algoritma kuantum menarik adalah bahwa
mereka mungkin dapat memecahkan beberapa masalah lebih cepat daripada algoritma
klasik. Dalam Quantum Computing, banyak jenis algoritma yang digunakan, seperti
algoritma Shor, algoritma Grover, algoritma Simon, algoritma Deutsch - Jozsa. Namun algoritma yang paling terkenal adalah algoritma Shor untuk
anjak piutang, dan algoritma Grover untuk mencari database terstruktur atau
daftar unordered.
Algortima Shor
Berjalan secara eksponensial lebih cepat daripada algoritma
klasik terkenal karena anjak piutang, yang umum saringan field nomor .
Algoritma Shor merupakan sebuah
algoritma kuantum yang efisien bisa menguraikan pada pengali jumlah besar.
Algortima ini merupakan pusat pada sistem yang menggunakan teori bilangan untuk
memperkirakan periodisitas dari urutan nomor. Ditemukan oleh Peter Shor.
Algortima ini di perbaharui oleh Lov Grover dari Bell Labs pada tahun 1996,
dengan algoritma yang sangat cepat dan terbukti menjadi yang tercepat mungkin
untuk mencari melalui database tidak terstruktur. Algoritma ini sangat efisien
sehingga hanya membutuhkan rata-rata, sekitar akar N persegi pencarian
untuk menemukan hasil yang diinginkan, sebagai lawan pencarian dalam komputasi
klasik, yang pada kebutuhan rata-rata N / 2 pencarian. N adalah jumlah total
elemen.
Algoritma Shor didasarkan dari
sebuah teori bilangan: fungsi F(a) = xamod n adalah feungsi periodik jika x
adalah bilangan bulat yang relatif prima dengan n. Dalam Algoritma Shor, n akan
menjadi bilangan bulat yang hendak difaktorkan. Pada masalah ini algoritma
quantum shor memanfaatkan pararellisme quantum untuk melakukannya hanya dengan
satu langkah. Karena F(A) adalah fungsi periodik, maka fungsi ini memiliki
sebuah periode r. Diketahui x0mod n = 1, maka xr mod n =1, begitu juga x2r mod
n dan seterusnya.
Algoritma Grover
Berjalan kuadratik lebih cepat daripada algoritma
klasik yang terbaik untuk tugas yang sama.
Algoritma Grover adalah sebuah
algoritma kuantum untuk mencari database disortir dengan entri N di O ( N1 / 2
) waktu dan menggunakan O ( log N ) ruang penyimpanan (lihat notasi O besar ) .
Lov Grover dirumuskan itu pada tahun 1996 . Dalam model komputasi klasik ,
mencari database unsorted tidak dapat dilakukan dalam waktu kurang dari waktu
linier (jadi hanya mencari melalui setiap item optimal ) . Algoritma Grover
menggambarkan bahwa dalam model kuantum pencarian dapat dilakukan lebih cepat
dari ini ; sebenarnya waktu kompleksitas O ( N1 / 2 ) adalah asimtotik tercepat
mungkin untuk mencari database unsorted dalam model kuantum linear . Ini
menyediakan percepatan kuadrat , seperti algoritma kuantum lainnya , yang dapat
memberikan percepatan eksponensial atas rekan-rekan mereka klasik . Namun,
bahkan percepatan kuadrat cukup besar ketika N besar . Seperti banyak algoritma
kuantum , algoritma Grover adalah probabilistik dalam arti bahwa ia memberikan jawaban
yang benar dengan probabilitas tinggi . Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi
dengan mengulangi algoritma. ( Sebuah Contoh Bahasa dari algoritma kuantum
deterministik adalah algoritma Deutsch - Jozsa , Yang Selalu menghasilkan
jawaban Yang BENAR).
Algoritma Deutsch-Jozsa
Algoritma Deutsch-Jozsa
Memecahkan kotak hitam masalah yang mungkin
memerlukan eksponensial banyak pertanyaan ke kotak hitam untuk setiap komputer
deterministik, tetapi dapat dilakukan dengan tepat 1 query dengan sebuah
komputer kuantum. Jika kita membiarkan kedua kuantum dibatasi-kesalahan dan
algoritma klasik, maka tidak ada percepatan karena algoritma probabilistik
klasik dapat memecahkan masalah dengan sejumlah konstan query dengan
probabilitas kecil kesalahan. Algoritma menentukan apakah fungsi f adalah
baik konstan (0 pada semua input atau 1 pada semua input) atau seimbang
(mengembalikan 1 untuk setengah dari domain input dan 0 untuk setengah
lainnya).
Algoritma Simon
Memecahkan masalah black-box secara eksponensial lebih
cepat daripada algoritma klasik, termasuk dibatasi-kesalahan algoritma
probabilistik. Algoritma ini, yang akan menghasilkan percepatan eksponensial
atas semua algoritma klasik yang kita anggap efisien, adalah motivasi untuk
algoritma Shor anjak.
Implementasi Quantum Computing
pada 19 Nov
2013 Lockheed Martin , NASA dan Google semua memiliki satu misi yang sama
yaitu mereka semua membuat komputer kuantum sendiri . Komputer kuantum ini
adalah superkonduktor chip yang dirancang oleh sistem D - gelombang dan yang
dibuat di NASA Jet Propulsion Laboratories.
NASA dan Google
berbagi sebuah komputer kuantum untuk digunakan di Quantum Artificial
Intelligence Lab menggunakan 512 qubit D -Wave Two yang akan digunakan untuk
penelitian pembelajaran mesin yang membantu dalam menggunakan jaringan syaraf
tiruan untuk mencari set data astronomi planet ekstrasurya dan untuk
meningkatkan efisiensi searchs internet dengan menggunakan AI metaheuristik di
search engine heuristical.
A.I. seperti
metaheuristik dapat menyerupai masalah optimisasi global mirip dengan masalah
klasik seperti pedagang keliling, koloni semut atau optimasi swarm, yang dapat
menavigasi melalui database seperti labirin . Menggunakan partikel terjerat
sebagai qubit , algoritma ini bisa dinavigasi jauh lebih cepat daripada
komputer konvensional dan dengan lebih banyak variabel.
Dengan menggunakan
desentralisasi, segerombolan kuantum AI, dimungkinkan untuk mensimulasikan
perilaku muncul juga, seperti Langton itu semut, yang bisa melihat munculnya
kecerdasan simulasi berbasis kuantum yang bisa pergi sejauh untuk menciptakan
robot selular realistis pada komputer.
Penggunaan
metaheuristik canggih pada fungsi heuristical lebih rendah dapat melihat
simulasi komputer yang dapat memilih sub rutinitas tertentu pada komputer
sendiri untuk memecahkan masalah dengan cara yang benar-benar cerdas. Dengan
cara ini mesin akan jauh lebih mudah beradaptasi terhadap perubahan data
indrawi dan akan mampu berfungsi dengan jauh lebih otomatisasi daripada yang
mungkin dengan komputer normal.
Selain itu,
dimungkinkan untuk menggunakan metaheuristik untuk melakukan koreksi kesalahan
pada perangkat lunak menggunakan jaringan syaraf tiruan dengan membandingkan
pemecahan sebuah komputer kuantum dengan perangkat lunak program reguler dari
komputer biasa masalah dioptimalkan. Karena komputer biasa tidak kuantum
mekanik, mereka harus diprogram klasik. Namun, dengan menggunakan metaheuristik
kuantum dimungkinkan untuk melakukan optimasi masalah menggunakan kecerdasan
buatan pada sebuah komputer kuantum dan kemudian dibandingkan dengan arsitektur
baris perintah dalam software konvensional pada komputer klasik , yang mungkin
terlalu rumit untuk memodifikasi atau untuk memeriksa untuk kesalahan
menggunakan perangkat lunak insinyur manusia.
Sumber :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar