PENGOPERASIAN
DATA QUBIT
Qubit merupakan kuantum
bit, mitra dalam komputasi kuantum dengan digit biner atau bit dari komputasi
klasik. Qubit adalah unit dasar informasi dalam komputer kuantum . Dalam
komputer kuantum, sejumlah partikel elemental seperti elektron atau foton dapat
digunakan (dalam praktek, keberhasilan juga telah dicapai dengan ion), baik
dengan biaya mereka atau polarisasi bertindak sebagai representasi dari 0 dan /
atau 1. Setiap partikel-partikel ini dikenal sebagai qubit, sifat dan perilaku
partikel-partikel ini (seperti yang diungkapkan dalam teori kuantum ) membentuk
dasar dari komputasi kuantum. Dua aspek yang paling relevan fisika kuantum
adalah prinsip superposisi dan Entanglement
Superposisi, dalam
qubit sebagai elektron dalam medan magnet. Spin elektron mungkin baik sejalan
dengan bidang, yang dikenal sebagai spin-up, atau sebaliknya ke lapangan,
yang dikenal sebagai keadaan spin-down. Mengubah spin elektron dari satu
keadaan ke keadaan lain dicapai dengan menggunakan pulsa energi, seperti dari
Laser - katakanlah menggunakan 1 unit energi laser. "Tapi bagaimana kalau hanya
menggunakan setengah unit energi laser dan benar-benar mengisolasi partikel
dari segala pengaruh eksternal?"
Menurut hukum kuantum,
partikel kemudian memasuki superposisi negara, di mana berperilaku seolah-olah
itu di kedua negara secara bersamaan. Setiap qubit dimanfaatkan bisa mengambil
superposisi dari kedua 0 dan 1. Dengan demikian, jumlah perhitungan bahwa
komputer kuantum dapat melakukan adalah 2^n, dimana n adalah jumlah qubit yang
digunakan. Sebuah komputer kuantum terdiri dari 500 qubit akan memiliki potensi
untuk melakukan 2^ 500 perhitungan dalam satu langkah. Ini adalah jumlah yang
mengagumkan, 2^ 500 adalah atom jauh lebih dari yang ada di alam semesta (ini
pemrosesan paralel benar - komputer klasik saat ini, bahkan disebut prosesor paralel,
masih hanya benar-benar melakukan satu hal pada suatu waktu yaitu hanya ada dua
atau lebih dari mereka melakukannya). "Tapi bagaimana
partikel-partikel ini akan berinteraksi satu sama lain?" Mereka akan
melakukannya melalui belitan kuantum.
QUANTUM
GATES
Pada saat ini, model
sirkuit komputer adalah abstraksi paling berguna dari proses komputasi dan
secara luas digunakan dalam industri komputer desain dan konstruksi hardware
komputasi praktis. Dalam model sirkuit, ilmuwan komputer menganggap perhitungan
apapun setara dengan aksi dari sirkuit yang dibangun dari beberapa jenis
gerbang logika Boolean bekerja pada beberapa biner (yaitu, bit string)
masukan. Setiap gerbang logika mengubah bit masukan ke dalam satu atau lebih
bit keluaran dalam beberapa mode deterministik menurut definisi dari gerbang.
dengan menyusun gerbang dalam grafik sedemikian rupa sehingga output dari
gerbang awal akan menjadi input gerbang kemudian, ilmuwan komputer dapat
membuktikan bahwa setiap perhitungan layak dapat dilakukan. Quantum Logic
Gates, Prosedur berikut menunjukkan bagaimana cara untuk membuat sirkuit
reversibel yang mensimulasikan dan sirkuit ireversibel sementara untuk membuat
penghematan yang besar dalam jumlah ancillae yang digunakan:
- Pertama mensimulasikan gerbang di babak pertama tingkat.
- Jauhkan hasil gerbang di tingkat d / 2 secara terpisah.
- Bersihkan bit ancillae.
- Gunakan mereka untuk mensimulasikan gerbang di babak kedua tingkat.
- Setelah menghitung output, membersihkan bit ancillae.
- Bersihkan hasil tingkat d / 2.
Sekarang gerbang
reversibel ireversibel klasik dan klasik, memiliki konteks yang lebih
baik untuk menghargai fungsi dari gerbang kuantum. Sama seperti setiap
perhitungan klasik dapat dipecah menjadi urutan klasik gerbang logika yang
bertindak hanya pada bit klasik pada satu.
ALGORITMA
SHOR
Algoritma Shor, dinamai
matematikawan Peter Shor , adalah algoritma kuantum yaitu merupakan suatu
algoritma yang berjalan pada komputer kuantum yang berguna untuk faktorisasi
bilangan bulat. Algoritma Shor dirumuskan pada tahun 1994. Inti dari
algoritma ini merupakan bagaimana cara menyelesaikan faktorisasi terhaadap
bilanga interger atau bulat yang besar.
Efisiensi algoritma
Shor adalah karena efisiensi kuantum Transformasi Fourier, dan modular
eksponensial. Jika sebuah komputer kuantum dengan jumlah yang memadai qubit
dapat beroperasi tanpa mengalah kebisingan dan fenomena interferensi kuantum
lainnya, algoritma Shor dapat digunakan untuk memecahkan kriptografi kunci
publik skema seperti banyak digunakan skema RSA. Algoritma Shor terdiri dari
dua bagian:
- Penurunan yang bisa dilakukan pada komputer klasik, dari masalah anjak untuk masalah ketertiban-temuan.
- Sebuah algoritma kuantum untuk memecahkan masalah order-temuan.
Hambatan runtime dari
algoritma Shor adalah kuantum eksponensial modular yang jauh lebih lambat
dibandingkan dengan kuantum Transformasi Fourier dan pre-/post-processing
klasik. Ada beberapa pendekatan untuk membangun dan mengoptimalkan sirkuit
untuk eksponensial modular. Yang paling sederhana dan saat ini yaitu pendekatan
paling praktis adalah dengan menggunakan meniru sirkuit aritmatika konvensional
dengan gerbang reversibel , dimulai dengan penambah ripple-carry. Sirkuit
Reversible biasanya menggunakan nilai pada urutan n ^ 3, gerbang untuk n qubit.
Teknik alternatif asimtotik meningkatkan jumlah gerbang dengan menggunakan
kuantum transformasi Fourier , tetapi tidak kompetitif dengan kurang dari 600
qubit karena konstanta tinggi.
Kelemahan
dan Kelebihan Algoritma Quantum Shor
Berbeda dengan komputer
konvensional yang deterministik, komputer quantum bersifat nondeterministik dan
probabilistik, yang berarti suatu algoritma kadang kala dapat berhasil dan
kadang kala akan gagal biarpun untuk kondisi yang sama. Hal ini dikarena sifat
pengukuran dalam mekanika quantum yang probabilistik. Akibatnya, Algoritma Shor
dapat gagal menemukan faktor karena beberapa sebab, diantaranya:
- Hasil pengukuran dari transformasi quantum fourier dapat berupa 0, membuat langka ke 10 tak mungkin dilakukan.
- Kadang hasil faktorisasi algoritma akan menghasilkan 1 dan n, yang secara definisi benar tetapi tidak berguna.
- Bila hasil r ganjil, maka langkah ke 10 tidak dapat dilakukan
Walaupun begitu,
probabilitas sukses akan bertambah setiap kali algoritma diulang. Dalam
Algoritma Shor yang dimodifikasi dengan penentuan order, probabilitas sukses
setelah 2 kali jalan lebih dari 60%, dan probabilitas sukses setelah 4 kali
jalan lebih dari 90%.
Sumber :
No comments:
Post a Comment