QUANTUM
COMPUTATION
I.
Pendahuluan
Teori tentang
komputer kuantum ini pertama kali dicetuskan oleh fisikawan dari Argonne
National Laboratory sekitar 20 tahun lalu.Paul benioff merupakan orang pertama
yang mengaplikasikan teori fisika kuantum pada dunia komputer di tahun 1981.
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
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.
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.
Jadi bisa disimpulkan bahwa komputer quantum itu adalah
komputer yang lebih canggih dari komputer biasa karena pada komputer quantum
telah menggunakan prinsip-prinsip atau metode metode quantum.
II.
Entanglement
Quantum
entanglement adalah bagian
dari fenomena quantum mechanical yang menyatakan bahwa dua atau lebih
objek dapat digambarkan mempunyai hubungan dengan objek lainnya walaupun objek
tersebut berdiri sendiri dan terpisah dengan objek lainnya. Quantum
entanglement merupakan
salah satu konsep yang membuat Einstein mengkritisi teori Quantum
mechanical. Einstein menunjukkan kelemahan teori Quantum
Mechanical yang
menggunakan entanglement merupakan sesuatu yang “spooky action at a distance”
karena Einstein tidak mempercayai bahwa Quantum particles dapat mempengaruhi partikel lainnya
melebihi kecepatan cahaya. Namun, beberapa tahun kemudian, ilmuwan John Bell
membuktikan bahwa “spooky action at a
distance” dapat dibuktikan bahwa entanglement dapat terjadi pada partikel-partikel
yang sangat kecil.
Penggunaan quantum entanglement saat ini diimplementasikan dalam
berbagai bidang salah satunya adalah pengiriman pesan-pesan rahasia yang sulit
untuk di-enkripsi dan pembuatan komputer yang mempunyai performa yang sangat cepat.
III.
Pengoperasian
Data Qubit
Qubit merupakan
kuantum bit , mitra dalam komputasi kuantum dengan digit biner atau bit dari
komputasi klasik. Sama seperti sedikit adalah unit dasar informasi dalam
komputer 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.
IV.
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 kita telah
melihat 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 waktu, sehingga juga bisa setiap
kuantum perhitungan dapat dipecah menjadi urutan gerbang logika kuantum yang
bekerja pada hanya beberapa qubit pada suatu waktu. Perbedaan utama adalah
bahwa gerbang logika klasik memanipulasi nilai bit klasik, 0 atau 1, gerbang
kuantum dapat sewenang-wenang memanipulasi nilai kuantum multi-partite termasuk
superposisi dari komputasi dasar yang juga dilibatkan. Jadi gerbang logika
kuantum perhitungannya jauh lebih bervariasi daripada gerbang logika
perhitungan klasik.
PARALLEL
COMPUTATION
I.
Parallelism
Concept
Paralel Processing adalah kemampuan
menjalankan tugas atau aplikasi lebih dari satu aplikasi dan dijalankan secara
simultan atau bersamaan pada sebuah komputer. Secara umum, ini adalah sebuah
teknik dimana sebuah masalah dibagi dalam beberapa masalah kecil untuk
mempercepat proses penyelesaian masalah.
II.
Distributed
Processing
Merupakan sekumpulan peralatan pemrosesan yang saling terhubung melalui
jaringan yang mengerjakan tugas-tugas tertentu.
Pemrosesan terdistribusi dapat dikelompokan
berdasarkan beberapa kriteria yaitu :
1.
Degree Coupling / Tingkat
hubungan : tinggi atau rendah ?
Jumlah data yang saling
digunakan dibandingkan dengan jumlah pemrosesan lokal.
2.
Struktur antar hubungan :
kuat atau lemah ?
Jika komponen dapat di
share dikatakan kuat
3.
Kesaling tergantungan komponen-komponen.
Kuat atau lemah dalam
mengekseskusi proses.
4.
Keselarasan antar komponen.
Pemrosesan
terdistribusi berkembang karena kebutuhan untuk dapat memecahkan masalah besar
dan kompleks dengan menggunakan berbagai macam aturan divide and conquer.
Alasan lain yang mendasar adalah struktur organisasi yang berubah menjadi
terdistribusi.. Karena perkembangan pemrosesan terdistribusi inilah maka
kemudian berkembang distributed database system.
III.
Architectural
Parallel Computer
Berdasarkan jumlah aliran instruksi dan aliran
datanya, Michael J. Flynn pada tahun 1966 mengelompokkan komputer digital
menjadi empat golongan besar [Hwa85]. Aliran instruksi (instruction
stream)adalah urutan instruksi yang dieksekusi oleh sistem komputer, sedangkan
aliran data (data stream) adalah urutan data yang diolah termasuk
data masukan, bagian dari data, maupun data sementara yang dipanggil atau
digunakan oleh aliran instruksi.
Keempat kelompok komputer tersebut adalah :
1.
Komputer SISD (Single Instruction stream-Single Data stream)
Pada komputer jenis ini semua instruksi
dikerjakan terurut satu demi satu, tetapi juga dimungkinkan
adanya overlapping dalam eksekusi setiap bagian instruksi
(pipelining). Pada umumnya komputer SISD berupa komputer yang terdiri atas satu
buah pemroses (single processor). Namun komputer SISD juga mungkin memiliki
lebih dari satu unit fungsional (modul memori, unit pemroses, dan lain-lain),
selama seluruh unit fungsional tersebut berada dalam kendali sebuah unit
pengendali. Skema arsitektur global komputer SISD.
2. Komputer SIMD (Single
Instruction stream-Multiple Data stream)
Pada komputer SIMD
terdapat lebih dari satu elemen pemrosesan yang dikendalikan oleh sebuah unit
pengendali yang sama. Seluruh elemen pemrosesan menerima dan menjalankan
instruksi yang sama yang dikirimkan unit pengendali, namun melakukan operasi
terhadap himpunan data yang berbeda yang berasal dari aliran data yang berbeda
pula.
3. Komputer MISD
(Multiple Instruction stream-Single Data stream)
Komputer jenis ini
memiliki n unit pemroses yang masing-masing menerima dan
mengoperasikan instruksi yang berbeda terhadap
aliran data yang sama, dikarenakan setiap unit pemroses memiliki unit
pengendali yang berbeda. Keluaran dari satu pemroses menjadi masukan bagi
pemroses berikutnya. Belum ada perwujudan nyata dari komputer jenis ini kecuali
dalam bentuk prototipe untuk penelitian.
4.
Komputer MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream)
Pada sistem komputer MIMD murni terdapat interaksi di
antara npemroses. Hal ini disebabkan seluruh aliran dari dan ke memori
berasal dari space data yang sama bagi semua pemroses. Komputer MIMD
bersifat tightly coupled jika tingkat interaksi antara pemroses
tinggi dan disebut loosely coupled jika tingkat interaksi antara
pemroses rendah.
Sumber :
http://smilenickynick.blogspot.com/2014/06/komputer-paralel-arsitektur-dan.html
