Quantum Computing Pemrosesan Data Super Cepat

Quantum Computing

Komputasi kuantum adalah bidang interdisipliner yang terdiri dari aspek ilmu komputer, fisika, dan matematika yang menggunakan mekanika kuantum untuk memecahkan masalah kompleks jauh lebih cepat daripada komputer klasik. Bidang komputasi kuantum meliputi beberapa aspek, yaitu penelitian perangkat keras dan pengembangan aplikasi. Komputer kuantum dapat memecahkan jenis masalah tertentu lebih cepat daripada komputer tradisional dengan memanfaatkan efek mekanika kuantum seperti superposisi dan gangguan kuantum. Beberapa aplikasi di mana komputer kuantum dapat menawarkan peningkatan kecepatan termasuk pembelajaran mesin (ML), pengoptimalan, dan simulasi sistem fisik. Penggunaan terakhir dapat berupa pengoptimalan portofolio di bidang keuangan atau simulasi sistem kimia yang akan memecahkan masalah yang saat ini tidak mungkin dilakukan bahkan untuk superkomputer terkuat di pasar.

Apa Keuntungan Quantum Computing

Saat ini, tidak ada komputer kuantum yang dapat melakukan tugas berguna lebih cepat, lebih murah, atau lebih efisien daripada komputer konvensional. Supremasi kuantum adalah ambang batas di mana kami telah menciptakan sistem kuantum yang dapat melakukan operasi yang tidak dapat disimulasikan oleh komputer klasik terbaik dalam waktu yang wajar.

Apa Itu Mekanika Quantum

Mekanika kuantum adalah cabang fisika yang mempelajari perilaku partikel pada tingkat mikroskopis. Pada tingkat subatomik, persamaan yang menjelaskan perilaku partikel berbeda dengan persamaan yang menjelaskan dunia makroskopik di sekitarnya. Komputer kuantum memanfaatkan perilaku ini untuk melakukan perhitungan dengan cara yang benar-benar baru.

Apa Itu Qubits

Partikel kuantum mewakili bit atau kuantitas kuantum. Kekuatan pemrosesan komputer kuantum adalah qubit kontrol ini. Qubit komputer kuantum analog dengan bit komputer klasik. Pada dasarnya, prosesor mesin klasik melakukan semua pekerjaannya dengan memanipulasi bit. Demikian pula, prosesor kuantum melakukan semua pekerjaannya dengan memproses qubit. 

Apa perbedaan qubit dengan bit klasik? 

Dalam komputasi klasik, bit adalah sinyal elektronik yang menyala atau mati. Nilai bit klasik bisa satu (on) atau nol (off). Namun, karena qubit didasarkan pada hukum mekanika kuantum, mereka dapat ditempatkan di superposisi keadaan.

Apa Prinsip Quantum Computing

Komputer kuantum bekerja berdasarkan prinsip kuantum. Sebuah leksikon baru diperlukan untuk memahami sepenuhnya prinsip kuantum, sebuah istilah yang mencakup superposisi, keterikatan, dan dekoherensi. Kami memahami prinsip-prinsip di bawah ini. 

Superposisi 

Superposisi menyatakan bahwa, seperti  gelombang  fisika klasik, Anda dapat menambahkan dua atau lebih keadaan kuantum dan hasilnya adalah keadaan kuantum lain yang valid. Sebaliknya, Anda juga dapat merepresentasikan setiap status kuantum sebagai jumlah dari dua atau lebih status diskrit lainnya. Superposisi qubit ini memberi komputer kuantum paralelisme yang melekat, memungkinkan mereka menangani jutaan operasi secara bersamaan.

Entanglement

Keterikatan kuantum terjadi ketika dua sistem digabungkan dengan sangat kuat sehingga informasi tentang satu  memberi Anda informasi langsung tentang yang lain, tidak peduli seberapa jauh jaraknya. Prosesor kuantum dapat membuat kesimpulan tentang satu partikel dengan mengukur yang lain. Misalnya, mereka dapat menentukan bahwa ketika satu kubus muncul, kubus lainnya  selalu turun, dan sebaliknya. Keterikatan kuantum memungkinkan komputer kuantum untuk memecahkan masalah kompleks dengan lebih cepat. 

Saat mengukur keadaan kuantum, fungsi gelombang runtuh dan  keadaan  nol atau satu untuk diukur. Dalam keadaan yang dikenal atau deterministik ini, qubit bertindak seperti bit klasik. Belitan adalah kemampuan qubit untuk mengkorelasikan statusnya dengan qubit lain.

Inkoherensi 

Inkoherensi adalah hilangnya keadaan kuantum dalam sebuah qubit. Faktor lingkungan seperti radiasi dapat menyebabkan keadaan kuantum kuantitas runtuh. Tantangan teknik utama dalam membangun komputer kuantum adalah merancang fitur yang mencoba menunda dekoherensi status, seperti membangun struktur khusus yang melindungi qubit dari medan eksternal.

Komponen Yang Ada Pada Komputer Quantum

Komputer kuantum memiliki perangkat keras dan perangkat lunak yang mirip dengan komputer klasik.

Perangkat Keras Quantum 

Perangkat Keras Quantum terdiri dari tiga komponen utama. 

- Bidang Data Kuantum 

Pesawat data kuantum adalah jantung dari komputer kuantum dan berisi qubit fisik dan struktur yang diperlukan untuk menyimpannya. 

- Tingkat Kontrol dan Pengukuran 

Tingkat kontrol dan pengukuran mengubah sinyal digital menjadi sinyal atau bentuk gelombang kontrol analog. Sinyal analog ini melakukan operasi pada qubit  bidang data kuantum. 

- Tingkat Kontrol Prosesor dan Prosesor 

Host Tingkat kontrol prosesor  mengimplementasikan algoritma kuantum atau urutan operasi. Prosesor host berkomunikasi dengan perangkat lunak kuantum dan mentransmisikan sinyal digital atau urutan bit klasik ke bidang kontrol dan pengukuran.

Perangkat Lunak Kuantum 

Perangkat lunak kuantum mengimplementasikan sirkuit kuantum menggunakan algoritma kuantum unik. Sirkuit kuantum adalah rutinitas komputer yang menentukan urutan operasi kuantum logis untuk qubit yang mendasarinya. Pemrogram dapat menggunakan berbagai alat  perangkat lunak dan perpustakaan untuk mengkodekan algoritma kuantum.

Apa Teknologi Dari Kuantum

Tidak ada yang menentukan cara terbaik untuk membangun komputer kuantum yang toleran terhadap kesalahan, dan banyak perusahaan serta kelompok penelitian sedang menyelidiki berbagai jenis qubit. Di bawah ini kami memberikan contoh singkat dari beberapa teknik qubit. 

Prosesor Perangkap Ion Berbasis Gerbang 

Komputer Kuantum Berbasis Gerbang adalah perangkat yang mengambil data input dan mengubahnya sesuai dengan operasi kesatuan yang telah ditentukan sebelumnya. Operasi biasanya diwakili oleh sirkuit kuantum dan analog dengan operasi kisi elektronik tradisional. amun, gerbang kuantum sama sekali berbeda dari gerbang elektronik. 

Komputer kuantum ion yang terperangkap mengimplementasikan qubit menggunakan keadaan elektronik atom bermuatan yang disebut ion. Ion ditangkap dan ditangguhkan di atas perangkap mesin mikro menggunakan medan elektromagnetik. Sistem berbasis perangkap menggunakan gerbang kuantum berbantuan laser untuk memanipulasi keadaan elektronik ion. Alih-alih membuat qubit secara sintetis, qubit ion yang terperangkap menggunakan atom alami.

Prosesor Superkonduktor Berbasis Gerbang

Superkonduktivitas adalah sekumpulan sifat fisik yang dapat Anda amati pada material tertentu, seperti merkuri dan helium, pada suhu yang sangat rendah. Dalam bahan-bahan ini, di bawah suhu kritis karakteristik, hambatan listriknya nol dan medan fluks magnet ditiadakan. Arus listrik yang melewati loop kawat superkonduktor dapat berlanjut tanpa batas waktu tanpa sumber listrik. 

Komputasi kuantum superkonduktor adalah penerapan komputasi kuantum dalam sirkuit elektronik superkonduktor. Qubit superkonduktor ini dibangun menggunakan sirkuit listrik  superkonduktor yang berjalan pada suhu kriogenik. 

Prosesor foton 

Prosesor foton kuantum adalah perangkat yang memproses cahaya untuk komputasi. Komputer kuantum fotonik menggunakan sumber cahaya kuantum yang memancarkan pulsa cahaya berpasangan yang qubitnya sesuai dengan keadaan pembawa kontinu, seperti posisi atau pulsa.

Neutral Atom 

Processor Teknologi qubit atom netral hampir mirip dengan teknologi ion terperangkap. Tapi itu menggunakan cahaya alih-alih gaya elektromagnetik untuk menangkap qubit dan menahannya di tempatnya. Atom tidak bermuatan dan sirkuit dapat berjalan pada suhu kamar

Kesimpulan