Pengantar Quantum Komputasi

- Pendahuluan

Teori komputer kuantum pertama kali dicetuskan oleh fisikawan dari Argonne National Laboratory sekitar 20 tahun lalu. Paul Benioff merupakan orang pertama yang mengaplikasikan teori fisika kuantum pada dunia komputer di tahun 1981. 

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.

- 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 . 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

- Entanglement

Merupakan fenomena yang dihasilkan dari mekanika kuantum dan dimanfaatkan untuk teknologi komputer kuantum. Rumusannya, terdapat 2 buah atom yang telah mendapatkan gaya tertentu, keduanya bisa masuk pada keadaan entangled. Keadaan ini memungkinkan kedua atom-atom tersebut akan tetap berhubungan walaupun jarak memisahkan keduanya. Ini dibuktikan dengan sebuah analogi yang menggambarkan sepasang manusia yang memiliki telepati yang jika salah satu dicubit maka yang lain akan merasakan sakit juga. Perlakuan terhadapa salah satu atom akan mempengaruhi keadaan atom yang menjadi pasangannya. Sikon ini sungguh cepat dan seakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya! .Komunikasi menggunakan komputer kuantum kecepatannya sangat tinggi, sehingga terlihat seakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya.

-     Quantum Gates 

Dalam komputasi kuantum dan khususnya model rangkaian perhitungan kuantum, quantum gates (gerbang logika kuantum) adalah dasar kuantum sirkuit operasi pada sejumlah kecil qubit. Mereka adalah blok bangunan sirkuit kuantum, seperti gerbang logika klasik adalah untuk sirkuit digital konvensional. 

Tidak seperti banyak gerbang logika klasik, gerbang logika kuantum bersifat reversibel. Namun, komputasi klasik dapat dilakukan dengan menggunakan hanya gerbang reversibel. Misalnya, gerbang Toffoli reversibel dapat melaksanakan semua fungsi Boolean. Gerbang ini memiliki setara kuantum langsung, menunjukkan bahwa sirkuit kuantum dapat melakukan semua operasi yang dilakukan oleh sirkuit klasik.

Gerbang logika kuantum diwakili oleh matriks kesatuan. Gerbang logika kuantum yang paling umum beroperasi pada ukuran satu atau dua qubit, seperti yang umum gerbang logika klasik beroperasi pada satu atau dua bit. Ini berarti bahwa sebagai matriks, gerbang kuantum dapat dijelaskan oleh 2 × 2 atau 4 × 4 matriks kesatuan.