Pengertian Komputasi Modern
Komputasi
modern adalah sebuah konsep sistem yang menerima intruksi-intruksi dan
menyimpannya dalam sebuah memory, memory disini bisa juga dari memory komputer.
Oleh karena pada saat ini kita melakukan komputasi menggunakan komputer maka
bisa dibilang komputer merupakan sebuah komputasi modern. Konsep ini pertama
kali digagasi oleh John Von Neumann (1903-1957). Beliau adalah ilmuan yang
meletakkan dasar-dasar komputer modern. Von Neumann telah menjadi ilmuwan besar
abad 21. Von Neumann memberikan berbagai sumbangsih dalam bidang matematika,
teori kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer yang di salurkan
melalui karya-karyanya . Beliau juga merupakan salah satu ilmuwan yang terkait
dalam pembuatan bom atom di Los Alamos pada Perang Dunia II lalu. Kegeniusannya
dalam matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian
bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya.
Dalam
kerjanya komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada,
dan perhitungan yang dilakukan itu meliputi:
1. Akurasi (big, Floating
point)
2. Kecepatan (dalam satuan Hz)
3. Problem Volume Besar (Down
Sizzing atau pararel)
4. Modeling (NN & GA)
5. Kompleksitas (Menggunakan
Teori big O)
Jenis-jenis Komputasi Modern
Komputasi
modern terbagi tiga macam, yaitu komputasi mobile (bergerak), komputasi grid,
dan komputasi cloud (awan). Penjelasan lebih lanjut dari jenis-jenis komputasi
modern sebagai berikut :
1. Mobile computing
Mobile
computing atau komputasi bergerak memiliki beberapa penjelasan, salah satunya
komputasi bergerak merupakan kemajuan teknologi komputer sehingga dapat
berkomunikasi menggunakan jaringan tanpa menggunakan kabel dan mudah dibawa
atau berpindah tempat, tetapi berbeda dengan komputasi nirkabel. Contoh dari
perangkat komputasi bergerak seperti GPS, juga tipe dari komputasi bergerak
seperti smart phone, dan lain sebagainya.
2. Grid computing
Komputasi
grid menggunakan komputer yang terpisah oleh geografis, didistibusikan dan
terhubung oleh jaringan untuk menyelasaikan masalah komputasi skala besar.
3. Cloud computing
Komputasi
cloud merupakan gaya komputasi yang terukur dinamis dan sumber daya virtual
yang sering menyediakan layanan melalui internet. Komputasi cloud menggambarkan
pelengkap baru, konsumsi dan layanan IT berbasis model dalam internet, dan biasanya
melibatkan ketentuan dari keterukuran dinamis dan sumber daya virtual yang
sering menyediakan layanan melalui internet.
Pengertian Quantum Computing
Merupakan alat hitung yang
menggunakan mekanika kuantum seperti superposisi dan keterkaitan, yang
digunakan untuk peng-operasi-an data. Perhitungan jumlah data pada komputasi
klasik dihitung dengan bit, sedangkan perhitungan jumlah data pada komputer
kuantum 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.
1.
Sejarah singkat
·
Pada
tahun 1970-an pencetusan atau ide tentang komputer kuantum pertama kali muncul
oleh para fisikawan dan ilmuwan komputer, seperti 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).
·
Feynman
dari California Institute of Technology yang pertama kali mengajukan dan
menunjukkan model bahwa sebuah sistem kuantum dapat digunakan untuk melakukan
komputasi. Feynman juga menunjukkan bagaimana sistem tersebut dapat menjadi
simulator bagi fisika kuantum.
·
Pada
tahun 1985, Deutsch menyadari esensi dari komputasi oleh sebuah komputer
kuantum 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 di seluruh dunia. Berbagai metode dikembangkan untuk memungkinkan
terwujudnya sebuah komputer yang memilki kemampuan yang luar biasa ini. Sejauh
ini, sebuah komputer kuantum yang telah dibangun hanya dapat mencapai kemampuan
untuk memfaktorkan dua digit bilangan. Komputer kuantum ini dibangun pada tahun
1998 di Los Alamos, Amerika Serikat, menggunakan NMR (Nuclear Magnetic
Resonance).
2.
Entanglement
Entanglement
adalah suatu cara atau gambaran cara bagaimana partikel dapat berkorelasi,
dianggatp dan diprediksi berinteraksi satu sama lain tanpa terpaut jarak. Tidak
ada keadaan serupa dalam metode klasik. Entanglement berpengaruh pada sebagian
besar paralelisme sistem quantum. Komputasi yang memanfaatkan paralelisme
kuantum sering disebut Entanglement-Enhanced Information Processing.
Entanglement secara teori diyakini dapat mempercepat komputasi. Ide bahwa
seberapa cepat elektron dapat bergerak melalui kabel telah membatasi kecepatan
komputer bekerja. Baik pada komputer klasik maupun quantum, entanglement diyakini
dapat memecahkan batasan tersebut. Berdasarkan mekanika quantum, kekuatan dari
luar yang bekerja pada dua buah partikel pada sistem quantum menyebabkan mereka
berada pada kondisi entangle. Keadaan quantum dari sistem tersebut berisi semua
posisi spin (momen magnetik internal) setiap partikel. Spin total sistem hanya
bisa sama untuk nilai diskrit tertentu dengan probabilitas yang berbeda.
Pengukuran spin total sistem kuantum tertentu menunjukkan bahwa posisi spin
beberapa partikel tidak independen dari yang lainnya. Untuk sistem tersebut,
ketika orientasi spin dari satu partikel
diubah dengan beberapa alasan,
orientasi spin dari partikel lain akan berubah secara otomatis dan cepat.
Berdasarakan pemahaman sejauh ini, kita dapat menyimpulkan bahwa kecepatan komunikasi
dibatasi oleh kecepatan cahaya. Masalah selanjutnya terletak pada bagaimana
partikel pada sistem quantum berkomunikasi ketika mereka mengubah orientasi
spinnya.
3.
Pengoperasian Data Qubit
Seperti
yang sudah kita ketahui, satuan dasar dalam pengolahan informasi pada masa
sekarang ini adalah bit, yang mana dapat kita anggap satu dari dua keadaan yang
kita label 0 dan 1. dalam perilaku yang sama, kita dapat mendefinisikan satuan
dasar pengolahan informasi yang dapat digunakan dalam komputasi quantum. Satuan
dasar informasi dalam komputasi quantum ini disebut qubit, kependekan dari
Quantum Bit. Meskipun qubit akan terlihat mirip dengan bit dalam beberapa sudut
pandang, seiring kita mempelajari komputasi quantum, qubit akan secara
fundamental berbeda dari bit dan perbedaan fundamental ini akan membuat kita
dapat melakukan pengolahan informasi dengan cara yang baru dan menarik.
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, pikirkan 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 kita
menggunakan 1 unit energi laser. Tapi bagaimana kalau kita 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 ia 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: hanya ada dua atau
lebih dari mereka melakukannya). Tapi bagaimana partikel-partikel ini akan
berinteraksi satu sama lain? Mereka akan melakukannya melalui belitan kuantum.
4.
Algoritma Kuantum
Sejauh
ini terdapat dua jenis algoritma yang biasa digunakan dalam komputasi quantum.
Algoritma tersebut diantaranya adalah algoritma Grover dan algoritma Sorting.
Berikut adalah penjelasannya.
·
Algoritma
Grover, yaitu sebuah algoritma yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan
pencarian linear klasik untuk list tak terurut. Sebagian besar algoritma
pencarian seperti pencarian linier, pencarian biner dan pohon pencarian biner
yang self-balancing, dapat dikembangkan dengan sedikit tambahan cost untuk
menemukan semua nilai yang kurang dari atau lebih dari kunci nya. Operasi ini
disebut range search.
·
Algoritma
Sorting yaitu sebuah proses merangkai benda dalam urutan tertentu dan atau
dalam himpunan yang berbeda. Algoritma sorting memiliki dua arti umum yang
berbeda. Pertama adalah proses pengurutan atau merangkai benda yang sejenis,
sekelas atau yang lainnya, dalam urutan yang teratur. Pengertian yang kedua
adalah sortingmerupakan kategorisasi, pengelompokkan dan pemberian label kepada
benda dengan sifat yang serupa. Algoritma-algoritma untuk melakukan sorting
pada komputasi quantum masih sama seperti komputasi klasik, yaitu bubble sort,
quick sort, selection sort, insertion sort, dan merge sort.
5.
Implementasi Komputasi Quantum
Pada
tahun 2000, IBM sudah membuat quantum computer dengan 5 qubits dengan atom
sebagai prosesornya. & D-Wave perusahaan komputer asal Vancouver, Canada
merilis kabar bahwa pihaknya telah mampu untuk beroperasi dengan prinsip
quantum yang jauh lebih cepat dari komputer yang ada saat ini.
Komputer
yang diberi nama “Orion” ini, memakai teknik cetakan rata yang sistematis,
dipadukan dengan sebuah chip niobium superkonduksi & suhu ultrarendah,
dapat mengerjakan 16 qubit. Chip inti harus dingin hingga mendekati titik nol
absolut (-125.15ºC), supaya dalam proses perhitungannya tetap dalam kondisi
kuantum.
Perusahaan
D-Wave menuturkan, bahwa komputer kuantum ini bisa mengoperasikan 64 ribu
hitungan secara bersamaan, & prototipe komputer kuantum yang
diperlihatkannya pada 13 Februari 2007 merupakan komputer tipe bisnis yang
pertama di dunia, di dalamnya ditanamkan chip kuantum yang dapat mengoperasikan
16 qubit.
Sumber :
V.
Quantum
Computing Explained, David McMahon, Wiley, 2008
Tidak ada komentar:
Posting Komentar