Nama : Utari Anggraini
Npm : 57416486
Kelas : 4IA04
Mata pelajaran :
Pengantar Komputasi Modern #
Dosen : LILIS SETYOWATI, ST., MMSI
TUGAS 1:
Mencari referensi dan merangkum textbook/journal mengenai konsep dasar
komputasi serta implementasi komputasi pada berbagai bidang.
Tata cara:
1. Cari referensi baik textbook maupun journal (bukan blog) mengenai
konsep dasar komputasi
2. Baca
3. Tuliskan kembali intisari dari textbook/ journal tersebut
4. Posting pada Blog Pribadi
5. Cantumkan Link posting pada akun studentsite
Tanggal Penting
Batas akhir posting di Blog : 20
Maret 2020 Pukul 23:59
Batas akhir input Link Blog pada Studentsite : 21 Maret 2020 Pukul 23:59
KAJIAN TENTANG KOMPUTER KUANTUM SEBAGAI PENGGANTI
KOMPUTER KONVENSIONAL DI MASA DEPAN
- Pengertian Komputasi Modern ?
Komputasi dapat diartikan sebagai cara untuk
menemukan pemecahan masalah dari data yang diinput menggunakan suatu algoritma.
Pada jaman dulu, perhitungan komputasi umumnya masih konvensional, masih
menggunakan peralatan tulis biasa seperti pena dan kertas, kapur dan batu
tulis, atau dikerjakan secara mental dan terkadang dengan bantuan suatu tabel.
Seiring dengan berkembangnya jaman, sekarang komputasi dilakukan dengan
komputer. Hal inilah yang menyebabkan berkembangnya komputasi menjadi komputasi
modern. Komputer yang digunakan sebagai media utama dalam sebuah komputasi
modern sudah semakin meluas dan berkembang pesat, perhitungan dan pemecahan
masalah dengan algoritma menjadi semakin mudah karena dilakukan pada sebuah
komputer. Contoh komputasi modern yaitu akurasi (bit, floating point),
kecepatan (dalam satuan Hz), problem volume besar (paralel). Penerapan
komputasi modern saat ini hanya terbatas pada pemecahan masalah algoritma
seperti bagaimana mencari sebuah kompleksitas, membandingkan kompleksitas untuk
beberapa bahasa pemrograman.
- Sejarah Komputasi Modern ?
John Von Neumann (1903-1957) adalah salah satu ahli matematika terbesar abad
ini, yang merupakan salah satu tokoh yang paling berpengaruh terhadap
perkembangan komputasi modern. John menggagas sebuah konsep yang menjadi dasar
dari arsitektur komputer yaitu dimana sebuah sistem yang menerima
instruksi-instruksi dan menyimpannya dalam sebuah memori. Perkembangan
komputasi modern sangatlah panjang, dari ilmu komputasi yang dikembangkan
menjadi komputasi modern dengan menggunakan komputer
- Macam-Macam Komputasi Modern ?
1.
Mobile Computing
Sebuah
komputasi menggunakan teknologi yang tidak terhubung secara fisik, atau dalam
jarak jauh atau lingkungan mobile (non statik). Alat – alat yang bisa dikatakan
sebagai mobile computing cenderung portable dan mudah untuk dibawa kemana saja.
Contoh : laptop, tablet PC, handphone, dan lain-lain.
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.
- Contoh Komputasi Modern ?
Salah satu contoh perangkat
komputasi modern adalah PDA (Personal Digital Assistant).
Fungsi kerja tersebut antara lain mampu menggantikan organizer konvensional
(agenda), dimana dahulu orang menggunakan agenda untuk mencatat semua jadwal
aktivitas, nomor telepon, atau untuk membantunya dalam mengingatkan hal-hal
yang penting baginya, namun sekarang seiring dengan berkembangnya tekhnologi
komputer masyarakat mulai menggantikan organizer konvensional tersebut dengan
PDA untuk membantunya dalam aktivitas sehari-hari.
- Manfaat Komputasi Modern pada Masyarakat ?
Komputasi modern ini melakukan perhitungan dengan
menggunakan komputer yang canggih dimana pada computer tersebut tersimpan
sejumlah algoritma untuk menyelesaikan masalah perhitungan secara efektif dan
efisien.
Dari sana dapat terlihat bahwa komputasi modern dapat dimanfaatkan
untuk memecahkan masalah-masalah seperti dibawah ini:
1. Modeling (NN
& GA)
Modeling merupakan
suatu hal yang penting dalam melakukan suatu perhitungan yang rumit. Bayangkan
saja jika kita dihadapi dalam suatu masalah perhitungan yang banyak dan
kompleks, tetapi tidak ada model matematika yang kita miliki. Perhitungan akan
berjalan berantakan dan tidak akan mendapatkan hasil yang akurat. Maka dari itu
komputasi modern membutuhkan modeling sebelum melakukan perhitungan.
2. Akurasi (big,
Floating point)
Akurasi tentu
merupakan masalah yang paling penting dalam memecahkan masalah. Karena itu pada
komputasi modern dilakukan perhitungan bagaimana bisa menghasilkan suatu
jawaban yang akurat dari sebuah masalah. Tentu kita pernah mendengar tipe data
floating point yang biasa digunakan untuk menyimpan data numerik dalam bentuk
pecahan. Tipe data tersebut memiliki range penyimpanan numerik yang besar,
sehingga dapat digunakan oleh komputer untuk melakukan komputasi yang akurat.
3. Kompleksitas
(Menggunakan Teori big O)
Komputasi modern
dirancang untuk menangani masalah yang kompleks, sehingga diterapkan pada
komputer. Dengan menggunakan teori Big O, maka komputasi modern dapat melakukan
perhitungan untuk memecahkan masalah kompleksitas yang kerap dihadapi.
4. Kecepatan
(dalam satuan Hz)
Manusia pasti menginginkan masalah dapat
diselesaikan dengan cepta. Karena itu perhitungan masalah kecepeatan adalah
suatu hal yang penting. Komputasi harus dapat dilakukan dalam waktu yang cepat
ketika mengolah suatu data. Sehingga perlu metode kecepatan untuk mengolah
perhitungan dalam waktu singkat.
- Implementasi Komputasi Pada Bidang Ekonomi ?
Implementasi
pada bidang ilmu pengetahuan ekonomi adalah mempelajari agent-based
computational modeling, computational econometrics dan statistika, komputasi
keuangan, computational modeling of dynamics macroeconomics systems,
pemrograman yang didesain khusus untuk komputasi ekonomi, dan pengembangan alat
bantu dalam pendidikan komputasi ekonomi. Karena dibidang ekonomi pasti
memiliki permasalahan yang harus dipecahkan oleh algoritma contohnya adalah
memecahkan teori statistika untuk memecahkan permasalahan keuangan.
Salah
satu contoh komputasi di bidang ekonomi adalah komputasi statistik. Komputasi
statistik adalah jurusan yang mempelajari teknik pengolahan data, membuat
program, dan analisis data serta teknik penyusunan sistem informasi statistik
seperti penyusunan basis data, komunikasi data, sistem jaringan, dan diseminasi
data statistik. Komputasi dapat digunakan untuk memecahkan masalah ekonomi
contohnya seperti Data Mining, dengan data mining sebuah perusahaan dapat
memecahkan masalah dengan cara yang seefektif mungkin.
- Pengertian Komputer Kuantum?
Komputer kuantum 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.
Ide mengenai komputer kuantum ini berasal dari
beberapa fisikawan antara lain 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).
Pada awalnya Feynman mengemukakan idenya mengenai
sistem kuantum yang juga dapat melakukan proses penghitungan. Fenyman juga
mengemukakan bahwa sistem ini bisa menjadi simulator bagi percobaan fisika
kuantum.
Selanjutnya para ilmuwan mulai melakukan riset
mengenai sistem kuantum tersebut, mereka juga berusaha untuk menemukan logika
yang sesuai dengan sistem tersebut. Sampai saat ini telah dikemukaan dua
algoritma baru yang bisa digunakan dalam sistem kuantum yaitu algoritma shor
dan algoritma grover.
Walaupun komputer kuantum masih dalam pengembangan,
telah dilakukan eksperimen dimana operasi komputasi kuantum dilakukan atas
sejumlah kecil Qubit. Riset baik secara teoretis maupun praktik terus berlanjut
dalam laju yang cepat, dan banyak pemerintah nasional dan agensi pendanaan
militer mendukung riset komputer kuantum untuk pengembangannya baik untuk
keperluan rakyat maupun masalah keamanan nasional seperti kriptoanalisis.
Telah dipercaya dengan sangat luas, bahwa apabila
komputer kuantum dalam skala besar dapat dibuat, maka komputer tersebut dapat
menyelesaikan sejumlah masalah lebih cepat daripada komputer biasa. Komputer
kuantum berbeda dengan komputer DNA dan komputer klasik berbasis transistor,
walaupun mungkin komputer jenis tersebut menggunakan prinsip kuantum mekanik.
Sejumlah arsitektur komputasi seperti komputer optik walaupun menggunakan
superposisi klasik dari gelombang elektromagnetik, namun tanpa sejumlah sumber
kuantum mekanik yang spesifik seperti keterkaitan, maka tak dapat berpotensi
memiliki kecepatan komputasi sebagaimana yang dimiliki oleh komputer kuantum.
- Perbedaan komputer konvensional dengan quantum?
Dapat mulai dengan mengamati secuil satuan
informasi yang disebut satu bit, yaitu satu sistem fisis yang dapat dinyatakan
dalam satu di antara dua keadaan (dua nilai logik) yang berbeda: ya atau tidak,
benar atau salah, 0 atau 1. Satu bit informasi dapat diberikan oleh dua keadaan
polarisasi cahaya atau dua keadaan elektronik suatu atom. Namun, jika satu atom
dipilih untuk merepresentasikan satu bit informasi maka menurut mekanika
kuantum di samping kedua keadaan elektronik yang berbeda, atom tersebut dapat
pula berada dalam keadaan superposisi (paduan) dua keadaan tersebut. Atom
tersebut dapat berada pada keadaan 0 dan 1 secara serentak. Secara umum, satu
sistem kuantum dengan dua keadaan atau quantum bit (qubit) dapat dibuat berada
dalam suatu keadaan superposisi dari kedua keadaan logiknya.
Perhatikan perbandingan berikut. Register
konvensional tiga bit dalam satu saat hanya dapat menyimpan satu dari 8
kemungkinan keadaan yang berbeda seperti: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110,
dan 111. Sebaliknya, suatu register kuantum tiga qubit dalam satu saat dapat
menyimpan 8 kemungkinan keadaan yang berbeda tersebut secara serentak sebagai
suatu superposisi kuantum. Jika jumlah qubit terus ditambahkan pada register
maka kapasitas penyimpanan keadaan (informasi) dalam register akan meningkat
secara eksponensial, yaitu secara serentak 3 qubit dapat menyimpan 8 keadaan
berbeda, 4 qubit dapat menyimpan 16 keadaan berbeda, dan seterusnya sehingga
secara umum N qubit dapat menyimpan sejumlah 2N keadaan berbeda.
Sekali suatu register disiapkan dalam suatu superposisi
dari keadaan-keadaan yang berbeda, operasi-operasi pada semua keadaan itu dapat
dilakukan secara bersamaan. Sebagai contoh, jika qubit-qubit tersimpan dalam
atom-atom, pulsa laser yang diatur secara tepat dapat mempengaruhi
keadaan-keadaan elektronik atom dan mengubah superposisi awal menjadi
superposisi lain yang berbeda. Selama perubahan tersebut setiap keadaan dalam
superposisi awal terpengaruh sehingga dapat dihasilkan suatu komputasi masif
secara paralel dalam satu keping hardware kuantum.
Suatu komputer kuantum dalam satu langkah komputasi
dapat melakukan operasi matematis pada 2N input berlainan yang tersimpan dalam
superposisi koheren N qubit. Untuk melakukan hal yang sama, suatu komputer
konvensional harus mengulang operasi sejumlah 2N kali atau harus digunakan 2N
prosesor konvensional yang bekerja bersamaan. Komputer kuantum menawarkan
peningkatan yang sangat luar biasa dalam penggunaan dua sumber daya komputasi
utama, yaitu waktu dan memori.
- GATE PADA KOMPUTER KUANTUM?
1. Hadamard
Gate
Gate kuantum
yang paling umum adalah Gate Hadamard,
yaitu gate qubit tunggal H melakukan
transformasi gabungan yang dikenal dengan istilah Transformasi Hadamard, dan
didefinisikan oleh: Matriks ditulis dalam basis komputasional
{|0>,|1> serta diagram di bagian kanan menampilkan gambaran
skematik dari gate H berdasarkan
qubit dalam |x>, dengan x=0,1.
1. Fase
Shift Gate
Gate qubit
tunggal lainnya – shift gate ∅ diartikan sebagai
|0> ⟼
|0> dan |1> ⟼
ei∅,
atau, dalam notasi matriks, Gate Hadamard
dan gate shift bisa digabungkan untuk membangun
jaringan berikutnya (dengan ukuran 4) yang menghasilkan keadaan nyata yang
paling umum dari qubit tunggal (sampai ke fase global), konsekuensinya, gate Hadamard dan gate shift
sudah cukup untuk membangun operasi gabungan apapun pada qubit tunggal
1. C-Note
Gate
Supaya bisa
melibatkan dua (atau lebih qubit) kita harus memperpanjang daftar gate kuantum menjadi gate dua qubit. Gate dua qubit
yang paling terkenal adalah NOT kontrol (C- NOT), juga dikenal sebagai XOR
atau gate pengukuran. Gate tersebut
meloncat ke target kedua jika qubit kontrol
pertama
1. Control-U
Gate
Secara umum, dua
jenis qubit gate control secara
keseluruhan membentuk control U, untuk
sejumlah tranformasi gabungan qubit tunggal U. Control U gate mengaplikasikan identitas transformasi ke
qubit yang lebih rendah ketika qubit control berada dalam keadaan
|1>. Peta gate |0>|y>
ke |0>|y>.Gate Hadamard, semua shift gate, dan C-NOT, membentuk
sebuah set universal gate, yaitu jika
C-NOT dan Hadamard dan semua shift gate lainnya
tersedia lalu operasi gabungan gate n apapun
bisa disimulasikan dengan O(4nn) seperti gate BBC95.Sebuah
komputer kuantum bisa dilihat sebagai jaringan kuantum (atau keluarga jaringan
kuantum) dan komputasi kuantum didefinisikan sebagai sebuah evolusi gabungan
jaringan yang mengambil keadaan awal “input” kedalam keadaan akhir “output”.
Kita telah memilih model jaringan komputasi, daripada mesin Turing, karena
lebih sederhana, lebih mudah dijalankan dan lebih relevan
ketika mengarah pada implementasi fisik dari komputasi kuantum
adalah |1> dan tidak bisa melakukan apa-apa jika qubit kontrol nya adalah
|0>. Gate tersebut diwakili oleh matriks
gabungan.
KESIMPULAN
Dapat disimpulkan bahwa sistem pada komputer
konvensional (komputer digital) sangat berbeda. Untuk komputer
konvensional menggunakan bit 0 dan 1. Untuk komputer kuantum
menggunakan qubit 0 , 1 dan superposisi 0 dan 1.
Kecepatan komputer quantum lebih cepat
dari pada komputer konvensional (komputer digital) karena melakukan
proses secara simultan tidak secara linear seperti komputer konvensional.
Saat ini perkembangan teknologi sudah menghasilkan
komputer kuantum sampai 7 qubit, tetapi menurut penelitian dan analisa
yang ada, dalam beberapa tahun mendatang teknologi komputer kuantum bisa
mencapai 100 qubit. Kita bisa membayangkan betapa cepatnya komputer
masa depan nanti. Semua perhitungan yang biasanya butuh waktu berbulan-bulan,
bertahun-tahun, bahkan berabad-abad pada akhirnya bisa dilaksanakan hanya dalam
hitungan menit.
REFERENSI
§ Beiser,
1982. Consepts of Modern Physics,
3rd Edision.McGraw-Hill, Inc
§ https://docs.google.com/presentation/d/1b4BGeSmPSVBVY8vhS_MtxLN3dnS6NlzS4gdtvzmlm6w/edit#slide=id.i0
§ M. K. M. Nasution, ”Basis sains dan teknologi sebagai basis
perekonomian”, Suara USU, edisi 24 April, 2001
Tidak ada komentar:
Posting Komentar