QUANTUM
COMPUTATION
Quantum
Computing adalah 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.
Entanglement adalah efek mekanik kuantum yang mengaburkan
jarak antara partikel individual sehingga sulit menggambarkan partikel tersebut
terpisah meski Anda berusaha memindahkan mereka. Contoh dari quantum
entanglement: kaitan antara penentuan jam sholat dan quantum entanglement.
Mohon maaf bagi yang beragama lain saya hanya bermaksud memberi contoh saja.
Mengapa jam sholat dibuat seragam? Karena dengan demikian secara massal banyak
manusia di beberapa wilayah secara serentak masuk ke zona entanglement
bersamaan.
Pengertian
Lain
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.
Pengoperasian Data Qubit
Ilmu
informasi quantum dimulai dengan menggeneralisir sumberdaya fundamental
informasi klasik—bit—menjadi bit quantum, atau qubit. Sebagaimana bit merupakan
objek ideal yang diabstraksi dari prinsip-prinsip fisika klasik, qubit adalah
objek quantum ideal yang diabstraksi dari prinsip-prinsip mekanika quantum. Bit
bisa direpresentasikan dengan kawasan-magnetik pada cakram, voltase pada
sirkuit, atau tanda grafit yang dibuat pensil pada kertas. Pemfungsian
status-status fisikal klasik ini sebagai bit tidak bergantung pada detil
bagaimana mereka direalisasikan. Demikian halnya, atribut-atribut qubit adalah
independen dari representasi fisikal spesifik sebagai pusingan nukleus atom
atau, katakanlah, polarisasi photon cahaya.
Bit
digambarkan oleh statusnya, 0 atau 1. Begitu pula, qubit digambarkan oleh
status quantumnya. Dua status quantum potensial untuk qubit ekuivalen dengan 0
dan 1 bit klasik. Namun dalam mekanika quantum, objek apapun yang memiliki dua
status berbeda pasti memiliki rangkaian status potensial lain, disebut
superposisi, yang menjerat kedua status hingga derajat bermacam-macam.
Status-status qubit yang diperkenankan persisnya merupakan semua status yang
harus bisa dicapai, secara prinsip, oleh bit klasik yang ditransplantasikan ke
dalam dunia quantum. Status-status qubit ekuivalen dengan titik-titik di
permukaan bola, di mana 0 dan 1 sebagai kutub selatan dan utara [lihat boks di
bawah]. Kontinum status antara 0 dan 1 membantu perkembangan banyak atribut
luar biasa informasi quantum.
Quantum Gates
Quantum Gates / Gerbang Quantum
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 computing gerbang quantum terdiri
dari beberapa bilangan qubits, sehingga quantum gates lebih susah untuk
dihitung daripada gerang logika pada komputer digital.
PARALLEL COMPUTATION
Komputasi paralel adalah
salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan
beberapa komputer independen secara bersamaan. Ini umumnya diperlukan saat
kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena harus mengolah data dalam
jumlah besar (di industri keuangan, bioinformatika, dll) ataupun karena
tuntutan proses komputasi yang banyak. Kasus kedua umum ditemui di kalkulasi
numerik untuk menyelesaikan persamaan matematis di bidang fisika (fisika
komputasi), kimia (kimia komputasi) dll.
Untuk melakukan aneka jenis
komputasi paralel ini diperlukan infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari
banyak komputer yang dihubungkan dengan jaringan dan mampu bekerja secara
paralel untuk menyelesaikan satu masalah. Untuk itu diperlukan aneka perangkat
lunak pendukung yang biasa disebut sebagai middleware yang berperan untuk
mengatur distribusi pekerjaan antar node dalam satu mesin paralel. Selanjutnya
pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi. Tidak
berarti dengan mesin paralel semua program yang dijalankan diatasnya otomatis
akan diolah secara parallel.
Di dalam komputasi parallel
ada yang dinamakan dengan pemrograman parallel. Pemrograman paralel adalah
teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara
bersamaan (komputasi paralel), baik dalam komputer dengan satu (prosesor
tunggal) ataupun banyak (prosesor ganda dengan mesin paralel) CPU. Bila
komputer yang digunakan secara bersamaan tersebut dilakukan oleh
komputer-komputer terpisah yang terhubung dalam suatu jaringan komputer lebih
sering istilah yang digunakan adalah sistem terdistribusi (distributed
computing).
Tujuan utama dari pemrograman
paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang
bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak
pekerjaan yang bisa diselesaikan. Analogi yang paling gampang adalah, bila anda
dapat merebus air sambil memotong-motong bawang saat anda akan memasak, waktu
yang anda butuhkan akan lebih sedikit dibandingkan bila anda mengerjakan hal
tersebut secara berurutan (serial). Atau waktu yg anda butuhkan memotong bawang
akan lebih sedikit jika anda kerjakan berdua.
Konsep Paralel
Banyak perkembangan-perkembangan baru dalam arsitektur komputer yang didasarkan pada konsep pemrosesan paralel. Pemrosesan paralel dalam sebuah komputer dapat didefinisikan sebagai pelaksanaan instruksi-instruksi secara bersamaan waktunya. Hal ini dapat menyebabkan pelaksanaan kejadian-kejadian (1) dalam interval waktu yang sama, (2) dalam waktu yang bersamaan atau (3) dalam rentang waktu yang saling tumpang tindih.
Sekalipun didukung oleh teknologi prosesor yang berkembang sangat pesat, komputer sekuensial tetap akan mengalami keterbatasan dalam hal kecepatan pemrosesannya. Hal ini menyebabkan lahirnya konsep keparalelan (parallelism) untuk menangani masalah dan aplikasi yang membutuhkan kecepatan pemrosesan yang sangat tinggi, seperti misalnya prakiraan cuaca, simulasi pada reaksi kimia, perhitungan aerodinamika dan lain-lain.
Konsep keparalelan itu sendiri dapat ditinjau dari aspek design mesin paralel, perkembangan bahasa pemrograman paralel atau dari aspek pembangunan dan analisis algoritma paralel. Algoritma paralel itu sendiri lebih banyak difokuskan kepada algoritma untuk menyelesaikan masalah numerik, karena masalah numerik merupakan salah satu masalah yang memerlukan kecepatan komputasi yang sangat tinggi.
Pengertian Distributed Processing
Mengerjakan semua proses pengolahan
data secara bersama antara komputer pusat dengan beberapa komputer yang lebih
kecil dan saling dihubungkan melalui jalur komunikasi. Setiap komputer tersebut
memiliki prosesor mandiri sehingga mampu mengolah sebagian data secara
terpisah, kemudian hasil pengolahan tadi digabungkan menjadi satu penyelesaian
total. Jika salah satu prosesor mengalami kegagalan atau masalah yang lain akan
mengambil alih tugasnya.
Arsitektur
Paralel
Paralelisme dalam suatu komputer dapat diaplikasikan pada beberapa tingkatan, seperti berikut:
1. Tingkat pekerjaan: antara pekerjaan-pekerjaan atau fase-fase suatu pekerjaan. Hal ini menjadi prinsip dasar dari multiprogramming.
2. Tingkat prosedur: antara prosedur-prosedur dan di dalam loop. Hal ini harus tercakup sebagai hal yang penting bagi suatu bahasa.
3. Tingkat instruksi: antara fase-fase sebuah siklus instruksi, yaitu fetch, decode dan eksekusi suatu instruksi.
4. Tingkat aritmatika dan bit: antara bit-bit dalam sirkuit aritmatika. Salah satu contohnya adalah adder paralel.
Telah banyak usaha untuk mengklasifikasikan perancangan arsitektur komputer paralel. Namun tidak ada satupun yang mampu memisahkan semua jenis perancangan menjadi kelompok-kelompok yang berbeda. Skema klasifikasi yang paling umum digunakan adalah taksonomi Flynn. Kita akan membahas pula dua skema lainnya yaitu: Shore dan Feng.
SUMBER
