Makalah ini membahas tentang komputasi kuantum, mulai dari konsep dasar, cara kerja entanglement kuantum, teknik pengoperasian data qubit dan gerbang kuantum, hingga algoritma Shor yang dapat memecahkan masalah faktorisasi bilangan secara efisien menggunakan komputer kuantum.

1. MAKALAH QUANTUM COMPUTATION
PENGANTAR KOMPUTASI MODERN
Disusun Oleh:
Amalia Wulandari
50417595
Kelas 4IA18
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS GUNADARMA
2021

2. QUANTUM COMPUTATION
A. Konsep Quantum Computation
Quantum Computation atau Komputer Kuantum adalah sebuah komputer yang
memanfaatkan fenomena dari mekanika quantum. Contohnya quantum superposition dan
quantum entanglement untuk pengoperasian data. Atau dapat didefinisikan sebagai suatu
bidang studi yang fokus kepada teknologi komputer yang sedang berkembang berdasarkan
prinsip teori kuantum.
Prinsip dasar komputer kuantum yaitu 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. Walaupun
komputer kuantum masih dalam pengembangan, telah dilakukan eksperimen dimana operasi
komputasi kuantum dilakukan atas sejumlah kecil Qubit.
Komputer kuantum dapat jauh lebih cepat dari komputer konvensional pada banyak
masalah, salah satunya yaitu masalah yang memiliki sifat berikut :
• Satu-satunya cara adalah menebak dan mengecek jawabannya berkali-kali.
• Terdapat n jumlah jawaban yang mungkin.
• Setiap kemungkinan jawaban membutuhkan waktu yang sama untuk mengeceknya.
• Tidak ada petunjuk jawaban mana yang kemungkinan benarnya lebih besar: memberi
jawaban dengan asal tidak berbeda dengan mengeceknya dengan urutan tertentu.
Sejarah Quantum Computing dapat dijabarkan sebagai berikut:
• Tahun 1970an 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.

3. • 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. Cara Kerja Entanglement Quantum
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.
C. Teknik 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.

4. 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.
D. Teknik Quantum Gates
Merupakan sebuah aturan logika / gerbang logika yang berlaku pada quantum
computing. prinsip kerja dari quantum gates hampir sama dengan gerbang logika pada
komputer digital. jika pada komputer digital terdapat beberapa operasi logika seperti AND,
OR, NOT. pada quantum gates terdiri dari beberapa bilangan qubit, sehingga quantum gates
lebih susah untuk dihitung daripada gerbang logika pada komputer digital.
Quantum logic gates, pada prosedur berikut menunjukan bagaimana cara untuk
membuat sirkuit reversibel yang mensimulasikan dan sirkuit inversibel sementara untuk
membuat penghematan yang besar dalam jumlah ancillae yang digunakan. berikut prosesnya:
• Simulasikan gerbang dibabak tingkat pertama
• Jauhkan hasil gerbang di tingkat 2 secara terpisah
• Bersihkan bit ancillae
• Gunakan mereka untuk mensimulasikan gerbang di babak kedua tingkat
• Setelah menghitung output, membersihkan bit ancillae.
• Bersihkan hasil tingkat 2

5. E. Teknik Algoritma Shor
Algoritma Shor ditemukan pertama kali oleh Peter Shor pada tahun 1994. Algoritma
Shor ini secara prinsip dapat melakukan faktorisasi secara efisien, oleh karena itu penggunaan
algoritma ini hanya dapat dikerjakan oleh sebuah komputer kuantum. Dengan adanya
Algoritma Shor ini, sebuah komputer kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang
saat ini secara umum digunakan untuk mengamankan pengiriman data yang disebut dengan
kode RSA. Jika disandikan melalui kode RSA, data yang dikirimkan akan aman karena kode
RSA tidak dapat dipecahkan dalam waktu yang singkat. Selain itu, pemecahan kode RSA
membutuhkan kerja ribuan komputer secara paralel sehingga kerja pemecahan ini tidaklah
efektif.
Algoritma Shor adalah contoh lanjutan paradigma dasar (berapa banyak waktu
komputasi diperlukan untuk menemukan faktor bilangan bulat n-bit?), tapi algoritma ini
tampak terisolir dari kebanyakan temuan lain ilmu informasi quantum. Sekilas, itu cuma seperti
trik pemrograman cerdik dengan signifikansi fundamental yang kecil. Penampilan tersebut
menipu; para periset telah menunjukkan bahwa algoritma Shor bisa ditafsirkan sebagai contoh
prosedur untuk menetapkan level energi sistem quantum, sebuah proses yang fundamental.
Seiring waktu berjalan dan kita mengisi lebih banyak pada peta, semestinya kian mudah
memahami prinsip-prinsip yang mendasari algortima Shor dan algoritma quantum lainnya dan,
kita harap, mengembangkan algoritma baru.