Penerapan Komputer Kuantum di Berbagai Bidang

Berikut adalah penjelasan mengenai penerapan komputer kuantum dalam berbagai bidang di dunia.

Penggunaan komputer kuantum dalam bisnis saat ini memang masih belum umum, namun diam-diam sedang diterapkan pada berbagai industri. Mengutip dari disruption, setidaknya ada lima bidang yang saat ini sedang dipercepat oleh komputasi kuantum.

1. Farmasi

Dalam metode tradisional menggunakan komputer tradisional, untuk menemukan dan meneliti obat-obatan baru membutuhkan waktu bertahun-tahun. Sementara komputer kuantum dapat menjalankan analisis pada molekul yang lebih besar daripada yang bisa ditangani oleh komputer klasik. Ini membuka jalan bagi penemuan obat baru, serta mengganti obat yang sudah ada untuk aplikasi baru.

Perusahaan bioteknologi AS, Biogen, bekerja sama dengan 1QBit, sebuah perusahaan perangkat lunak kuantum, dan Lab Accenture, Biogen menggunakan komputasi kuantum untuk membandingkan dan menganalisis molekul. Berbeda dengan metode tradisional, metode kuantum memberikan lebih banyak informasi tentang molekul yang diperiksa. Pemahaman yang lebih besar tentang karakteristik molekul sangat penting untuk wawasan tentang sifat aktifnya, dan dapat mempercepat proses penemuan obat.

2. Machine Learning
Machine Learning bekerja menganalisa banyak data, untuk membuat keputusan yang kompleks, analitik prediktif, hingga pemilihan pemodelan. Aktivitas seperti itu sangat sulit dilakukan oleh komputer tradisional, namun bagi komputer kuantum adalah pekerjaan yang sangat ringan.
QxBranch, startup komputasi kuantum baru-baru ini menggunakan perangkat keras D-Wave untuk mensimulasikan hasil pemilihan Presiden AS 2016. Di mana model tradisional pada saat pemilihan memprediksi kemenangan meyakinkan untuk Hillary Clinton, kemampuan kuantum QxBranch mencapai pemahaman yang lebih baik tentang data polling, dan memberikan Trump kemungkinan kemenangan yang lebih tinggi.

3. Layanan keuangan
Komputasi kuantum juga memiliki potensi besar di sektor jasa keuangan karena daya pemrosesan dan kecepatannya yang meningkat. Secara umum, semakin cepat lembaga keuangan dapat memproses transaksi atau membuat keputusan, semakin menguntungkan mereka. Salah satu aplikasi utama komputasi kuantum dalam keuangan adalah perdagangan algoritmik. Di sinilah algoritma secara independen memulai perdagangan saham sejalan dengan strategi yang telah ditentukan, melewati kebutuhan untuk pedagang manusia yang rawan dan ragu-ragu.
Keuntungan lain termasuk penilaian yang lebih akurat tentang bagaimana portofolio akan melakukan, dan investasi mana yang harus dilakukan perusahaan untuk mencapai tujuan mereka. Pada bulan Desember 2017, JP Morgan Chase dan Barclays mengumumkan kemitraan baru dengan IBM yang akan melihat mereka bereksperimen dalam komputasi kuantum untuk tugas-tugas seperti analisis risiko dan penentuan harga aset di sektor keuangan.

4. Logistik
Menjadi salesman keliling ternyata bukan pekerjaan mudah. Mereka membutuhkan daftar kota yang harus dikunjungi, dan menanyakan rute mana yang terbaik. Pekerjaan itu menjadi semakin sulit ketika semakin banyak kota yang ditambahkan, dan semakin besar pula jarak yang perlu dijangkau.
Untuk meminimalkan waktu pengiriman dan jarak serta memaksimalkan keuntungan, perusahaan logistik harus menemukan rute optimal melintasi sistem yang sangat kompleks. Karena melibatkan berbagai variabel seperti peristiwa tak terduga seperti kondisi cuaca, penundaan, dan kesalahan manusia. Pada 2017,Volkswagen menjadi otomotif pertama yang menguji komputasi kuantum, ketika mereka berkolaborasi dengan D-Wave Systems tentang optimalisasi arus lalu lintas.

5. Keamanan
Komputer kuantum akan memiliki kemampuan untuk memecahkan banyak metode enkripsi yang saat ini. Karena itu, perusahaan teknologi, korporat, dan pemerintah harus berlomba-lomba membuat enkripsi tingkat kuantum pula, beberapa perusahaan sudah melakukan hal ini.
ID Quantique yang berbasis di Swiss didirikan pada tahun 2001, menyediakan enkripsi jaringan tingkat kuantum untuk industri dan pemerintah di seluruh dunia. UK Quantum Communications Hub, sebuah kerjasama universitas, perusahaan swasta, dan badan sektor publik di Inggris, bertujuan untuk menciptakan jaringan kuantum untuk transmisi data dan transaksi yang aman. Pada bulan Januari tahun ini, Peneliti Cina dan Austria mencapai konferensi video yang dijamin kuantum melalui satelit.

Komputasi Kuantum

Pengertian

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.

Cara kerja

Dalam komputasi, sebuah bit klasik menyimpan nilai biner tunggal seperti 0 atau 1. Sementara dalam komputasi kuantum, qubit adalah satuan informasi kuantum. Qubit dapat menampung kedua nilai pada saat yang sama yang dikenal sebagai keadaan superposisi. Ketika beberapa qubit bertindak koheren, mereka dapat memproses beberapa opsi secara bersamaan. Ini memungkinkan komputer kuantum memproses informasi dalam sepersekian waktu. Oleh karena hal itu, operasi komputer kuantum dapat dilakukan jauh lebih cepat dan menggunakan lebih sedikit energi daripada komputer klasik.

Komputer kuantum menggunakan algoritma yang berbeda, banyak peneliti yang berharap bahwa komputer ini dapat bersifat universal dan toleran terhadap kesalahan. Ini termasuk beberapa contoh paling terkenal: Algoritma faktorisasi Shor dan algoritma Grover untuk pencarian tidak terstruktur.

Sampai saat ini, dua kegunaan yang paling menjanjikan untuk perangkat komputer kuantum itu adalah untuk melakukan pencarian kuantum dan anjak kuantum. Untuk memahami bagaimana pencarian kuantum bekerja, bayangkan jika Anda mencari nama dan nomor telepon tertentu pada Yellow Pages atau buku telepon dengan cara konvensional. Jika buku telepon tersebut memiliki 10.000 entri, rata-rata Anda perlu melihat sekitar setengah dari jumlah itu, yakni 5.000 entri, sebelum Anda berpotensi menemukan nama dan nomor yang dicari. Algoritma pencarian kuantum hanya perlu menebak 100 kali. Dengan 5.000 tebakan, sebuah komputer kuantum mampu menemukan 25 juta nama pada buku telepon tersebut.

Perbedaan dengan Komputasi Klasik

Apa yang membedakan komputer kuantum dari komputer konvensional (digital)? Kita 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.

Pada pelaksanaannya, komputer klasik tergantung pada tingkat akhir yakni pada prinsip-prinsip seperti yang dijabarkan oleh Aljabar Boolean. Data-data perlu diproses pada kondisi biner eksklusif pada tiap-tiap titik waktu atau bit. Sedangkan pada waktu itu tiap-tiap transistor maupun kapasitor harus pada keadaan 0 atau 1 sebelum berubah status yang sekarang diukur dalam miliar detik.

Komputer kuantum merupakan peralatan yang mempergunakan prinsip-prinsip yang diambil dari teori kuantum dalam mengolah informasi. Komputer kuantum bisa memproses seluruh ragam informasi mengikuti hukum-hukum fisika kuantum sehingga mampu melakukan tugas-tugas dengan mempergunakan seluruh kemungkinan permutasi dengan waktu yang bersamaan.

Komputer kuantum merupakan alat yang mempergunakan prinsip-prinsip teori kuantum dalah pengolahan informasi. Pada teori kuantum, dijelaskan mengenai perilaku obyek-obyek yang berukuran mikro antara lain molekul, atom serta partikel. Dunia makroskopis berbeda dengan dunia mikroskopis. Dalam prinsip kuantum, materi bisa berlaku sebagaimana partikel serta gelombang. Inilah yang disebut dualisme partikel-gelombang yang merupakan satu keunikan dari teori kuantum.
Sehubungan dengan teori kuantum, maka komputer kuantum juga bisa memproses seluruh jenis informasi yang diproses oleh komputer klasik. Selain itu salah satu perbandingan komputer klasik dan komputer kuantum, adalah  komputer kuantum memiliki satu sifat unik yakni superposisi kuantum untuk melaksanakan komputasi yang tidak bisa dilakukan oleh komputer klasik.

Referensi

https://www.labana.id/view/apa-itu-komputer-kuantum-dan-bagaimana-cara-kerjanya/2017/05/04/?fullview

https://www.robicomp.com/perbandingan-komputer-klasik-dan-komputer-kuantum.html

http://www.komputasi.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1227938582

https://id.wikipedia.org/wiki/Komputer_kuantum

Teori Komputasi

Nama Kelompok :

Edcha Syaoqi Jazuli (52426246)

Muhammad Azwar Rasyisd (54416746)

Muhammad Haris (54416895)

 

Pengantar Komputasi Modern

Teori Komputasi

Teori komputasi adalah cabang ilmu komputer dan matematika yang membahas apakah dan bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada model komputasi, menggunakan algoritme. Bidang ilmu ini terutama membahas hal terkait komputabilitas dan kompleksitas, dalam kaitannya dengan formalisme komputasi.

Untuk melakukan studi komputasi dengan ketat, ilmuwan komputer bekerja dengan abstraksi matematika dari komputer yang dinamakan model komputasi. Ada beberapa model yang digunakan, namun yang paling umum dipelajari adalah mesin Turing. Sebuah mesin Turing dapat dipikirkan sebagai komputer pribadi meja dengan kapasitas memori yang tak terhingga, namun hanya dapat diakses dalam bagian-bagian terpisah dan diskret. Ilmuwan komputer mempelajari mesin Turing karena mudah dirumuskan, dianalisis dan digunakan untuk pembuktian, dan karena mesin ini mewakili model komputasi yang dianggap sebagai model paling masuk akal yang paling ampuh yang dimungkinkan. Kapasitas memori tidak terbatas mungkin terlihat sebagai sifat yang tidak mungkin terwujudkan, namun setiap permasalahan yang "terputuskan" (decidable) yang dipecahkan oleh mesin Turing selalu hanya akan memerlukan jumlah memori terhingga. Jadi pada dasarnya setiap masalah yang dapat dipecahkan (diputuskan) oleh meisn Turing dapat dipecahkan oleh komputer yang memiliki jumlah memori terbatas.

Teori komputasi dibagi lagi menjadi 3 ranting :

1. Teori otomata (automata theory)

2. Teori komputabilitas (computability theory)

3. Teori kompleksitas (computational complexity theory)

Teori komputasi berkaitan dengan studi bagaimana persoalan (problem) dapat diselesaikan pada sebuah model dengan menggunakan algoritma. Model tersebut dinamakan Model Komputasi.

Model Komputasi dibagi menjadi 3:

1. Finite State Automata (FSA)/Finite State Machine (FSM)

(bentuk tunggal: automaton, plural: automata)

2. Push Down Automata (PDA)

3. Mesin Turing (Turing Machine) atau TM

Implementasi Komputasi Modern pada Bidang Kimia

Implementasi komputasi modern di bidang kimia adalah Computational Chemistry yaitu penggunaan ilmu komputer untuk membantu menyelesaikan masalah kimia, contohnya penggunaan super komputer untuk menghitung struktur dan sifat molekul. Istilah kimia teori dapat didefinisikan sebagai deskripsi matematika untuk kimia, sedangkan kimia komputasi biasanya digunakan ketika metode matematika dikembangkan dengan cukup baik untuk dapat digunakan dalam program komputer. Perlu dicatat bahwa kata “tepat” atau “sempurna” tidak muncul di sini, karena sedikit sekali aspek kimia yang dapat dihitung secara tepat. Hampir semua aspek kimia dapat digambarkan dalam skema komputasi kualitatif atau kuantitatif hampiran.

Implementasi Komputasi Modern pada Bidang Matematika

Menyelesaikan sebuah masalah yang berkaitan dengan perhitungan matematis, namun dalam pengertian yang akan dibahas dalam pembahasan komputasi modern ini merupakan sebuah sistem yang akan menyelesaikan masalah matematis menggunakan komputer dengan cara menyusun algoritma yang dapat dimengerti oleh komputer yang berguna untuk menyelesaikan masalah manusia.

Implementasi Komputasi Modern pada Bidang Ekonomi

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.

Soal

1.        Teori komputasi dibagi menjadi 3 ranting, sebutkan!

2.        Sebutkan contoh-contoh model komputasi!

3.        Contoh penyusunan kode program untuk pembuatan suatu aplikasi seperti GeoGebra - Dynamic Mathematics merupakan contoh implementasi komputasi pada bidang?

4.        Teori pada ilmu komputer yang menjelaskan tingkat efisiensi suatu model matematis dalam menyelesaikan suatu masalah disebut?

5.        Teori yang membahas beberapa mesin abstrak dan masalah yang dapat diselesaikan oleh mesin tersebut disebut?

6.        Aspek waktu dan ruang termasuk ke dalam teori?

7.        Merupakan gaya komputasi yang terukur dinamis dan sumber daya virtual yang sering menyediakan layanan melalui internet, merupakan pengertian dari?

8.        Sebuah konsep sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory, memory disini bisa juga dari memory komputer, merupakan pengertian dari?

9.        Sebutkan salah satu contoh implementasi komputasi modern!

10.    Aktivitas penggunaan dan pengembangan teknologi komputer, perangkat keras, dan perangkat lunak komputer. Ia merupakan bagian spesifik komputer dari teknologi informasi disebut?

https://id.wikipedia.org/wiki/Teori_komputasi

(http://informatika.stei.itb.ac.id/~rinaldi.munir/TeoriKomputasi/2014-2015/IF5110%20-%20Pengantar%20Teori%20Komputasi.pdf)