Artikel Quantum Computing
ABSTRAK
Teknologi computer adalah sebuah hal yang sangat
pesat perkembangan dan kemajuannya pada zaman sekarang. Pengertian komputer
kuantum adalah merupakan suatu alat hitung yang menggunakan sebuah fenomena
mekanika kuantum, misalnya superposisi dan keterkaitan, untuk melakukan operasi
data. Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit; dalam komputer
kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit. Untuk lebih lengkapnya akan kami bahas
secara sederhana.
PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi komputer yang semakin pesat
tidak memungkiri keinginan setiap oranng yang tidak pernah puas. Kemajuan
teknologi komputer dari waktu ke waktu pertumbuhannya sangatlah cepat,
sedangkan tuntutan kebutuhan yang semakin tinggi menjadi masalahnya. Super
Computer merupakan suatu langkah untuk memfasilitasi dengan memanfaatkan
kecepatan yang sangat tinggi disebut Komputer Kuantum. Komputer yang biasa
digunakan masih berbasis digital yang menggunakan microprocessor sebagai proses
kerjanya. Teori kunatum ini pertama kali dicetuskan oleh fisikawan yang bernama
Paul Benoff pada tahun 1981 dengan mengaplikasikan fisika kuantum pada
teknologi komputer. Kajian ini ditulis dengan tujuan untuk membahas pengertian
tentang pengertian komputer kuantum dan sejauh mana perkembangannya, dengan
manfaat untuk memperluas pengetahuan tentang teknologi komputer kuantum.
PEMBAHASAN
1. Pengertian Komputer Quantum
Pengertian sederhana dari komputer kuantum adalah
jenis chip processor terbaru yang diciptakan berdasar perkembangan mutakhir
dari ilmu fisika (dan matematika) quantum. Singkatnya, chip konvensional sekarang
ini perlu diganti dengan yang lebih baik. Pengertian komputer kuantum adalah
merupakan suatu alat hitung yang menggunakan sebuah fenomena mekanika kuantum,
misalnya superposisi dan keterkaitan, untuk melakukan operasi data. Dalam
komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit; dalam komputer kuantum, hal
ini dilakukan dengan qubit.[1]
2. Sejarah Komputer Quantum
Ide mengenai komputer kuantum ini berasal dari
beberapa fisikawan antara lain Charles H. Bennett dari IBM, Paul A. Benioff
dari Argonne National Laboratory, Illinois, David Deutsch dari University of
Oxford, dan Richard P. Feynman dari California Institute of Technology
(Caltech). Pada awalnya Feynman mengemukakan idenya mengenai sistem kuantum
yang juga dapat melakukan proses penghitungan. Fenyman juga mengemukakan bahwa
sistem ini bisa menjadi simulator bagi percobaan fisika kuantum.
Selanjutnya para ilmuwan mulai melakukan riset
mengenai sistem kuantum tersebut, mereka juga berusaha untuk menemukan logika
yang sesuai dengan sistem tersebut. Sampai saat ini telah dikemukaan dua
algoritma baru yang bisa digunakan dalam sistem kuantum yaitu algoritma shor
dan algoritma grover.
Walaupun komputer kuantum masih
dalam pengembangan, telah dilakukan eksperimen dimana operasi komputasi kuantum
dilakukan atas sejumlah kecil Qubit. 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.
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.[3]
3. Konsep Komputer Quantum
Komputer Kuantum memanfaatkan fenomena ‗aneh‘ yang
disebut sebagai superposisi. Dalam mekanika kuantum, suatu partikel bisa berada
dalam dua keadaan sekaligus. Inilah yang disebut keadaan superposisi. Dalam
komputer kuantum, selain 0 dan 1 dikenal pula superposisi dari keduanya. Ini
berarti keadaannya bisa berupa 0 dan 1, bukan hanya 0 atau 1 seperti di
komputer digital biasa. Komputer kuantum tidak menggunakan Bits tetapi QUBITS
(Quantum Bits). Karena kemampuannya untuk berada di bermacam keadaan (multiple states), computer kuantum memiliki potensi
untuk melaksanakan berbagai perhitungan secara simultan sehingga jauh lebih
cepat dari komputer digital.[4]
Gambar
1. Perbedaan bits dan qubits
Gambar 2. Ilustrasi register quantum
Gambar 3. Ilustrasi quantum processor
4. Qubit
Perhatikan dua contoh binary berikut ini: 011 dan
111. Binary pertama adalah 3 dan binary ke dua adalah 7. Secara umum, tiga
digit angka tersebut ditulis dengan 23 = 8 dalam konfigurasi yang berbeda yang
mewakili integer 0 sampai 7. Namun, tiga digit angka yang tersimpan tersebut
hanya mampu menyimpan satu angka pada suatu keadaan waktu. Qubit pada sistem
quantum yang ditulis Boolen dengan angka 0 dan 1 diwakili oleh suatu ketetapan
kuantum normal dan orthogonal mutual yang dinyatakan dengan{|0>,|1>}. Kedua bentuk tersebut membentuk sebuah basis
komputasional dan yang lain ditulis sebagai superposisi yaitu α|0> + β|1>
dimana dan dalam hal itu adalah | | 2 + | | 2 = 1. Qubit adalah tipikal sistem
mikroskopik, misalnya : atom, nuclear spin dan polarisasi photon. Kumpulan dari
qubit n dinamakan sebuah register quantum yang berukuran n.[2]
5.
Algoritma
Quantum Computing
A.
Algoritma Shor
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.[1]
B. Algoritma Grover
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).[1]
Crytography quantum tidak
menggunakan teknik marematika untuk menjamin keamanan data tetapi menggunakan
sifat fisika cahaya. Dalam ilmu fisika dikenal istilah ― foton‖ yang merupakan
partikel terkecil cahaya, sehingga tidak dapat diuraikan (diperkecil lagi).
Cryptography memerlukan trilyunan foton untuk mengirim suatu pesan dan hanya
satu foton saja yang berisi pesan.
Algoritma cryptography quantum
merupakan jenis algoritma pertukaran kunti simetri dan tidak digunakan untuk
melakukan enkripsi langsung pada pesan yang ada. Cryptography quantum ditemukan
oleh Bennett dan Brassard pada tahun 1984. Cryptography quantum digunakan di
Swiss yang menghubungkan kota Geneva dan Laussane dengan serat optic sepanjang
67 km dan untuk menambah jarak lagi akan bisa dilakukan dengan membangun
station penghubung, tapi hal tersebut tidak memungkinkan dengan satu alasan
tidak dibangunnya station sambungan karena akan memperbesar resiko penyadapan,
sebab station penghubung merupakan proses pengulangan dari foton yang ada.
Kecanggihan sistem Quantum
Cryptography ternyata berhasil dijebol. Salah satu metode enkripsi sistem
pengamanan jaringan komputasi yang canggih serta palinq dianqqap aman selama
ini yakni quantum cryptographic system ternyata mampu ditembus aksi hacker yang
bahkan serangannya bersifat : ―invisible attack‖ sehingga aksi pembobolan dapat
berjalan secara diam-diam menyelinap tak terdeteksi.
Quantum cryptography dipandang
metode sistem yang bekerja sempurna dengan mengandalkan prinsip dasar bahwa
sistem ini tak
mungkin ditembus sama sekali
tanpa terlebih dahulu mengakibatkan terjadinya gangguan pada integritas
keutuhan sistem sediakala yang tengah berlangsung. Dalam teorinya tatkala pihak
hackers berupaya menembus melakukan intersepsi ataupun ―menguping‖ untuk
mengendus data kode quantum encryption yang tengah ditransmisikan dalam
jaringan, maka akan selalu terjadi gangguan pada sistem hingga dengan seketika
sistem ini dapat memicu alarm pertanda deteksi telah terjadinya gangguan.
Dalam publikasi yang dimuat dalam
jurnal ilmiah terkini ―Nature Photonics‖ Vadim Makarov dkk. peneliti dari
University of Science and Technology di Trondheim – Norwegia memaparkan
eksperimen aksi hacking yang diyakininya 100% membobol sistem hingga berhasil
digondolnya kunci kode sandi pengamanan : encryption code dan ternyata aksi
pembobolan ini berjalan dengan sama sekali tanpa menimbulkan sedikit pun pertanda
akan adanya gangguan pada sistem quantum cryptographic dijalankan. Pada praktek
aksi Makarov dkk didemontrasikan dalam pembobolan sistem pengamanan jaringan
quantum cryptographic yang tersedia komersial yakni IDquantique buatan Swiss
dan MagiQ dari Massachussets.
Sistem quantum cryptographic bekerja dengan memunculkan sederet kode
kunci rahasia dengan proses enkode senilai tertentu dari sistem bilangan binary
—0 atau 1— dengan membonceng karakteristik perbedaan status quantum photon yang
merupakan bagian dari sejumput partikel cahaya.
Aksi pembobolan hacking temuan
Makarov dkk dilaksanakan dengan menyorotkan sejumput sinar laser sebesar 1
milliwatt hingga
menjadikannya mampu mengecoh sistem deteksi yang berfungsi menjaga
keutuhan integritas keseluruhan sistem hingga diperdaya tanpa dapat mendeteksi
akan adanya gangguan yang tengah berjalan menyadap sistem enkripsi pengamanan.
Dalam penjelasan akhirnya Makarov berujar betapa tim pembobol hacker
kelompoknya pada dasarnya bekerja dengan mengeksploitasi suatu celah kelemahan
keamanan : ―security loophole‖ sedemikian rupa hingga seolah merubah sistem
quantum cryptography yang canggih menjadi bagaikan sistem pengamanan model
klasik yang lebih gampang ditembus, dan rekayasa ini terjadi tanpa disadari
oleh pihak siapa pun selaku penjaga pembuat sistem pengamanan enkripsi yang
sediakalanya amat canggih.
Gambar 4.
Ilustrasi quantum cryptography system
Demikian penjelasan singkat mengenai komputer
kuantum. Pembahasan penulisan ini disampaikan agar dapat menambah pengetahuan
dan informasi mengenai teknologi komputer kuantum. Materi ini tidak lepas dari
kekurangannya, diharapkan kritik dan saran bagi acuan penulisan untuk membuat
materi menjadi lebih bermanfaat secara meluas.
1. Thiofany Angelius Dachi,
"Komputer Kuantum(Quantum Computer)", ilmuti.org, 2014.
2.
Herlambang Saputra, "Kajian
Tentang Komputer Kuantum Sebagai Pengganti Komputer Konvensional Di Masa
Depan", Politeknik Negeri Sriwijaya, 2009.
Komentar
Posting Komentar