A. PENDAHULUAN
Quantum
Computation itu
sendiri adalah suatu bidang studi yang memfokuskan kepada teknologi komputer
yang sedang berkembang berdasarkan prinsip-prinsip dari teori kuantum. Dimana
dijelaskan mulai dari sifat serta perilaku energi dan materi pada kuantum (atom
dan sub atom) tingkat. Lalu apa bedanya Quantum
Computation dengan Quantum Computing???
Berikut ini perbedaanya :
·
Quantum
Computing adalah 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. 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. Dan apa itu Qubit serta
Mekanika
Kuantum?
·
Qubit atau Binary Digit merupakan ukuran terkecil data dalam sebuah komputer yang
hanya terdiri dari 1 atau 0, nyala atau mati, benar atau salah, tidak ada
selain dari dua kemungkinan itu. Tapi qubit atau quantum bit, bisa memiliki
tiga kemungkinan yaitu 1, 0 atau supersisi dari 1 dan 0. Iya, tidak dan mungkin. Qubit
menggunakan mekanika kuantum (hukum fisika yang berlaku hanya
untuk partikel yang sangat kecil seperti atom) untuk mengkodekan informasi baik
sebagai 1 dan 0 pada saat yang sana. Sedangkan
·
Mekanika
Kuantum merupakan cabang dasar fisika yang
menggantikan mekanika klasik paa tataran
atom dan sub atom. Kuantum
komputer menggunakan fenomena
dari mekanika kuantum yang
berupa superposition, entanglement, multi verse dan tunneling. Superposition adalah keadaan dimana
diantara 2 kemungkinan atau bisa disebut
gabungan 2 kemungkinan.
Sejarah Singkat Quantum Computing
·
Pada tahun
1970'an pencetusan atau ide tentang komputer kuantum pertama kali muncul oleh
para fisikawan dan ilmu wan komputer seperti Charles H. Bennet 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).
·
Feynman dari
California Institute of Technology yang pertama kali mengajukan dan menunjukkan
model bahwa sebuah sistem kuantum dapat digunakan untuk melakukan komputasi. Feyman juga menunjukkan bagaimana sistem tersebut dapat menjadi simulator
bagi fisika kuantum.
·
Pada tahun
1985, Deutsch menyadari esensi
dari komputasi oleh
sebuah komputer kunatum dan menunjukkan bahwa semua
proses fisika secara prinsipil dapat dimodelkan melalui komputer kuantum.
Dengan demikian, komputer kuantum memiliki kemampuan yang melebihi komputer klasik.
·
Pada tahun 1995, Peter Shor merumuskan sebuah algoritma
yang memungkinkan penggunaan komputer kuantum untuk memecahkan masalah
faktorisasi dalam teori bilangan. Sampai saat
ini, riset dan eksperimen pada bidang komputer
kuantum masih terus dilakukan diseluruh dunia. Berbagai
metode dikembangkan untuk memungkinkan terwujudnya sebuah komputer yang
memiliki kemampuan yang luar biasa ini. Sejauh ini, sebuah komputer
kuantum yang telah dibangun hanya
dapat mencapai kemampuan
untuk memfaktorkan dua digiat bilangan. Komputer kuantum ini dibangun
pada tahun 1998 di Los Alamos, Amerika
Serikat menggunakan NMR (Nuclear Magnetic Resonance).
B. ENTANGLEMENT
Setelah tadi
kita membahas dan memahami apa itu Quantum
Computation dan Quantum Komputer, selanjutnya kita akan memasuki
pembahasan tentang Entanglement. Entanglement itu sendiri
masih termasuk ke
dalam bagaian dari Quantum Computation. Dan apa itu Entanglement???
Berikut penjelasannya...
Entanglement
adalah suatu teori
mekanika Quantum yang menggambarkan seberapa cepat dan betapa kuatnya
keterhubungan partikel-partikel pada Quantum Komputer
yang dimana jika suatu
partikel diperlakukan "A" maka akan memberikan dampak "A" juga ke partikel
lainnya.
C. PENGOPERASIAN DATA QUBIT
Sekarang kita akan membahas tentang Pengoperasian
Data Qubit. Dimana sebelumnya kita telah membahas pengertian dari Qubit atau Binary Digit yang ada
dibagian "Pendahuluan" diatas. selanjutnya pada bagian ini, kita akan
membahas bagaimana cara Pengoperasian Data Qubit. Qubit merupakan kuantum
bit yang terdiri
dengan digit biner
atau bit dari komputasi klasik. Dalam komputer kuantum, sejumlah
partikel elemental seperti elektron atau foton dapat digunakan, baik dengan
biaya mereka atau polarisasi yang bertindak sebagai representasi dari 0 dan 1.
Setiap partikel-partikel ini dikenal sebagai Qubit, sifat dan perilaku
partikel-partikel yang membentuk dasar dari komputasi kuantum. Dua aspek yang
paling relevan fisika kuantum dalah prinsip superposisi dan entanglement.
Sebuah
contoh implementasi dari Qubit untuk komputer kuantum yaitu bisa kita mulai
dengan menggunakan partikel dengan dua putaran yang menyatakan :
"Down" dan "Up". Namun pada kenyataanya
sistem yang memiliki sesuatu dapat diamati dalam jumlah yang banyak dan dalam
waktu yang berevolusi. Seperti bahwa A memiliki
setidaknya dua diskrit
dan cukup dengan
spasi berturut-turut, maka kandidat
yang cocok untuk menerapkan implementasi ini yaitu sebuah
Qubit. Dimana setiap sistemnya tersebut dapat dipetakan ke proses yang
efektif spin -1/2 sistem.
D. ALGORITMA QUANTUM COMPUTING
Para ilmuwan mulai melakukan perisettan mengenai
sistem kuatum, mereka juga berusaha untuk menemukan logika apa yang sesuai
dengan sistem tersebut. Sampai saat ini telah dikemukakan dua algoritma baru
yang dapat digunakan dalam sistem Quantum yaitu Algoritma Shor dan Algoritma
Grover. Berikut penjelasan dari masing-masing algoritma....
·
Algoritma Shor adalah sebuah teori
dimana komputer kuantum
dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang saat ini secara
umum digunakan untuk mengamankan pengiriman data.
Kode ini disebut kode RSA. Algoritma
shor sendiri diambil dari nama
penemunya yaitu Peter Shor pada tahun 1995.
Berkat Peter Shor, teori algoritma ini jika sebuah pengiriman data
melalui kode RSA, data yang dikirimkan
akan aman karena kode RSA tidak dapat dipecahkan dalam waktu yang singkat dan
membutuhkan lebih banyak komputer yang terhubung secara paralel dan itu membutuhkan watu yang tidak
sebentar.
·
Algoritma Grover
adalah sebuah algoritma kuantum
yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian linear klasik untuk list tak
terurut. Algoritma grover menggambarkan bahwa dengan
menggunakan pencarian model
kuantum, pencarian dapat dilakukan lebih cepat dari model
komputasi klasik. Dari banyaknya algoritma kuantum, algoritma grover akan
memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas yang tinggi. Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan
mengulangi algoritma. Algoritma
grover juga dapat digunakan untuk memperkirakan rata-rata dan mencari median
dari serangkaian angka untuk
memecahkan masalah collision.
Tentang quantum gates dan algoritma shor ,
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. Menghitung fungsi ini di
komputer konvensional untuk jumlah yang eksponensial akan membutuhkan waktu
eksponensial pula. 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.
Dibawah ini adalah
contoh gambar quantum computing :
E. IMPLEMENTASI QUANTUM COMPUTING
Dari pengertian Quantum Computing, sekarang
mari kita lihat implementasinya yang ada di dunia
nyata. Berikut implementasinya dibawah ini :
Beberapa waktu lalu para ilmuwan di pusat penelitian di Almaden telah
berhasil menjalankan kalkulasi komputer kuantum yang paling rumit hingga saat
ini. Mereka berhasil membuat seribu triliun molekul yang didesain khusus dalam sebuah tabung menjadi sebuah komputer kuantum 7-Qubit yang mampu
memecahkan sebuah versi sederhana perhitungan matematika yang merupakan inti dari banyak
diantara system kriptografis pengamanan data (data security cryptographic system).
Keberhasilan ini memperkuat keyakinan bahwa suatu saat komputer - komputer kuantum
akan mampu memecahkan problem yang demikian
kompleks yang selama ini tidak
mungkin dapat dipecahkan oleh super komputer - super komputer yang paling hebat
meski dalam tempo jutaan tahun sekalipun.
Dalam edisi jurnal
ilmiah nature yang terbit beberapa
waktu lalu, sebuah
tim bersama-sama mahasiswa tingkat graduate dari universitas
stanford melaporkan demonstrasi pertama dari "Algoritma Shor" sebuah
metode yang dikembangkan tahun 1994 oleh
ilmuwan AT & T Peter Shor untuk menggunakan komputer
kuantum yang futuristik untuk menemukan faktor-faktor dari sebuah bilangan. Bilangan-bilangan yang diperkalikan satu
dengan yang lain untuk memperoleh bilangan asli. Saat ini, pemfaktoran
(factoring) sebuah bilangan besar masih terlalu sulit bagi komputer
konvensional meskipun begitu mudah untuk diverifikasi. Itulah sebabnya
pemfaktoran bilangan besar ini banyak digunakan dalam metode kriptografi untuk
melindungi data.
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 pemeblajaran mesin yang membantu dalam menggunakan jaringan syaraf
tiruan untuk mencari set data astronomi planet ekstra surya dan untuk
mrningkatkan efisiensi search internet dengan menggunakan AI metaheuristik di search heuristical.
AI 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. 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.
Quantum berlawanan dari fisika klasik dan semua
intuisi kita. Engineering menghindari ilmu ini
karena terlalu teoritis dan tidak bisa diaplikasi. Tapi ini mungkin adalah
satu-satunya harapan untuk menghindari akhir dari kemajuan
komputer. komputer. Meskipun
kita selalu heran melihat model komputer baru muncul
setiap bulan, secara teoritis ini ada ujungnya. Komputasi masa kini
- komputer konvensional - dikerjakan oleh
transistor, dan kecepatannya bergantung pada ukuran
transistor. Kemajuan komputer yang sampai sekarang terjadi adalah karena transistor menjadi semakin
kecil. Gordon Moore, co-founder dari Intel, pada tahun 60-an berkata, jumlah transistor per inchi persegi akan berlipat
dua kali setiap tahun.
Suatu hari transistor itu bisa menjadi
sebesar satu atom dan Richard Feynmann, fisikawan terhebat sejak Albert Einstein, berpendapat bahwa ini
adalah ukuran transistor terkecil yang mungkin. Tentunya ini keberhasilan luar bisa untuk
mencapai ukuran itu, namun apakah
ini betul- betul akhir dari
kemajuan komputer?
Tidak, dengan adanya Quantum Computer. Quantum
Computer, berbeda dengan banyak istilah lain, memang memakai fenomena
quantumyang tidak bisa ditiru komputer konvensional. Ini bukan pengembangan
komputer biasa, melainkan konsep yang baru sama sekali.
Quantum Computer adalah 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. 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
Quantum Computer dapat memproses jauh lebih cepat daripada komputer
konvensional. Pada dasarnya, quantum computer dapat memproses secara paralel,
sehingga berkomputasi jauh lebih cepat. Quantum Computer 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.
F.
QUANTUM CRYPTO
Berasal
dari bahasa Yunani yaitu Crypto dan Graphia yang berarti penulisan rahasia. Jadi Cryptography adalah ilmu yang
mempelajari penulisan secara rahasia.
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 1dengan
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.
Dibawah ini adalah
contoh gambar quantum crypto :
DAFTAR PUSTAKA
[4] https://rullyyy.wordpress.com/2014/05/12/definisi-implementasi-dan-algoritma-dari-quantum- computing/
[9] http://maya-ardiati-fst12.web.unair.ac.id/artikel_detail-117049-Prokom- Artikel%20Quantum%20Computing%20Dan%20Quantum%20Crypto.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar