Mata Kuliah Pengantar Komputasi Modern

FARREL RIFKY ALDIANSYAH	52418575
IBNU SHIYAM RAJA GURU	53418194
MUHAMMAD ARIF RAHMAN	57418759
MUHAMMAD SURYO AFANDI	54418970
RIFANDA KAUTSAR SANTOSO	56418132

UNIVERSITAS GUNADARMA

2022

BAB I PENDAHULUAN

Latar Belakang

Pada zaman sekarang perkembangan teknologi sudah berkembang dengan pesat terutama di bidang IT. Komputer adalah sebuah teknologi yang dapat mengkalkulasi berbagai perintah dengan cepat. Di era modern seperti ini tidak bisa dipungkiri kegunaan komputer sangat diperlukan baik dalam kehidupan sehari-hari, maupun kegiatan belajar mengajar.

Akan tetapi kemajuan komputer di jaman ini masih dirasa kurang karena waktu pemrosesannya yang masih dibilang cukup lama. Hal tersebut tidak terlalu begitu dirasakan ketika komputer tersebut hanya digunakan sebatas untuk mengerjakan bermain game, mengerjakan tugas pemrograman dan lain-lain. Tapi lain halnya jika komputer digunakna untuk mengerjakan tugas yang rumit contohnya untuk memecahkan sebuah sandi (kode) dengan digit sampai ratusan. Jika tugas tersebut dikerjakan menggunakan komputer digital yang ada seperti sekarang, maka proses yang diperlukan untuk memecahkan sandi tersebut membutuhkan waktu yang lama bahkan milyaran tahun.

Oleh karena itu komputer digital yang ada pada sekarang tidak efektif untuk menyelesaikan masalah yang tingkat kesulitannya agak rumit. Maka dari itu muncullah sebuah teknologi kuantum komputer yang saat ini masih berada di tahap pengembangan yang dipastikan mampu memecahkan segala proses kalkulasi dengan cepat dengan berdasar pada prinsip fisika kuantum. Dalam komputer klasik jumlah data dihitung dengan bit, sedangkan dalam komputer kuantum jumlah data dihitung dengan qubit.

Saat ini komputer kuantum memang masih dalam pengembangan, namun telah dilakukan eksperimen dimana operasi komputer 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. Ide mengenai komputer kuantum ini berasal dari beberapa fisikawan antara lain Charles H. Bennett dari IBM, Paul A. Benioff dari Argonne National Laboratory, Illinois dan David Deutsch dari University of Oxford, serta Richard P. Feynman dari California Institute of Technology (Caltech).

Batasan Masalah

Dalam pembuatan makalah ini, maka secara garis besar dapat dirumuskan permasalahan yang akan dikaji dalam makalah ini antara lain :

Pengertian Quantum Computation
1. Sejarah quantum computing
1. Quantum Entanglement
1. Pengoperasian Data Qubit
1. Quantum Gates
1. Algoritma Quantum Computing
1. Implementasi Quantum Computing

Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah :

Untuk mengetahui mengertian quantum computation
Untuk mengetahui sejarah quantum computing
Untuk mengetahui quantum entanglement
Untuk mengetahui pengoperasian data
Untuk mengetahui quantum gates
Untuk mengetahui algoritma quantum computing
Untuk mengetahui implementasi quantum computing

Sistematika Penulisan

Penulisan makalah ini terdiri dari 3 bab yaitu pendahuluan, pembahasan dan kesimpulan. BAB I PENDAHULUAN

Bab I membahas latar belakang masalah sehingga perlu dilakukan penulisan makalah ini, batasan masalah, tujuan penelitian dan sistematika penulisan penelitian.

BAB II PEMBAHASAN

Pembahasan meliputi teori-teori yang digunakan dalam penulisan makalah yang meliputi pembahasan tentang quantum computation.

BAB III KESIMPULAN Bab III merupakan bab terakhir yang membahas mengenai kesimpulan dari hasil penulisan makalah

BAB II PEMBAHASAN

Pengertian Quantum Computation

Dalam bahasa Indonesia yaitu komputer kuantum, merupakan komputer yang memanfaatkan fenomena-fenomena dari mekanika quantum, seperti quantum superposition dan quantum entanglement, yang digunakan untuk pengoperasian data. Quantum Computation itu sendiri adalah suatu bidang studi yang memfokuskan kepada teknologi komputer yang sedang berkembang berdasarkan prinsip-prinsip dari teori kuantum. Dimana dijelaskan mulai dari sifat serta perilaku energi dan materi pada kuantum (atom dan sub atom) tingkat. Quantum Computing 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. 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, banyak pemerintah nasional dan agensi pendanaan militer mendukung riset komputer kuantum untuk pengembangannya, baik untuk keperluan rakyat maupun masalah keamanan nasional seperti kriptoanalisis.

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.

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
1. Terdapat n jumlah jawaban yang mungkin
1. Setiap kemungkinan jawaban membutuhkan waktu yang sama untuk mengeceknya
1. Tidak ada petunjuk jawaban mana yang kemungkinan benarnya lebih besar: memberi jawaban dengan asal tidak berbeda dengan mengeceknya dengan urutan tertentu.

Teknologi komputer pada zaman globalisasi saat ini telah berkembang pesat, sehingga komputer dengan teknologi lama mulai tergantikan dengan teknologi yang baru yang pastinya sudah lebih canggih. Kita bisa melihat contohnya pada teknologi pemrosesan Quantum Computing yang merupakan alat hitung menggunakan sebuah fenomena mekanika kuantum. Dapat diambil contohnya seperti penggunaan superposisi dan keterkaitan (entanglement) untuk proses operasi data. Dalam komputer klasik jumlah data dihitung dengan bit, sedangkan dalam komputer kuantum jumlah data dihitung dengan qubit. Adapun prinsip dasar komputer kuantum yang perlu kita tahu adalah bahwa sifat quantum dari partikel dapat digunakan untuk mewakili data dan struktur data. Selain itu prinsip lainnya adalah bahwa mekanika kuantum dapat digunakan untuk melakukan operasi pada data tersebut. Oleh karena itu, untum mengembangkan komputer dengan sistem kuantum diperlukan logika baru yang tentunya sesuai dengan prinsip quantum ini.

Quantum Computing

Pada 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).

Implementasi Quantum Computing

Pada 19 Nov 2013 Lockheed Martin, NASA dan Google semua memiliki satu misi yang sama yaitu mereka semua membuat komputer kuantum sendiri. Komputer kuantum ini adalah superkonduktor chip yang dirancang oleh sistem D – gelombang dan yang dibuat di NASA Jet Propulsion Laboratories.

NASA dan Google berbagi sebuah komputer kuantum untuk digunakan di Quantum Artificial Intelligence Lab menggunakan 512 qubit D -Wave Two yang akan digunakan untuk penelitian pembelajaran mesin yang membantu dalam menggunakan jaringan syaraf tiruan untuk mencari set data astronomi planet ekstrasurya dan untuk meningkatkan efisiensi searchs internet dengan menggunakan AI metaheuristik di search engine heuristical.

A.I. seperti metaheuristik dapat menyerupai masalah optimisasi global mirip dengan masalah klasik seperti pedagang keliling, koloni semut atau optimasi swarm, yang

dapat menavigasi melalui database seperti labirin. Menggunakan partikel terjerat sebagai qubit, algoritma ini bisa dinavigasi jauh lebih cepat daripada komputer konvensional dan dengan lebih banyak variabel.

Penggunaan metaheuristik canggih pada fungsi heuristical lebih rendah dapat melihat simulasi komputer yang dapat memilih sub rutinitas tertentu pada komputer sendiri untuk memecahkan masalah dengan cara yang benar-benar cerdas . Dengan cara ini mesin akan jauh lebih mudah beradaptasi terhadap perubahan data indrawi dan akan mampu berfungsi dengan jauh lebih otomatisasi daripada yang mungkin dengan komputer normal

Pada tahun 2000, IBM sudah membuat quantum computer dengan 5 qubits dengan atom sebagai prosesornya. dan D-Wave perusahaan komputer asal Vancouver, Canada merilis kabar bahwa pihaknya telah mampu untuk beroperasi dengan prinsip quantum yang jauh ebih cepat dari komputer yang ada saat ini.

Komputer yang diberi nama ―Orion‖ ini, menggunakan teknik cetakan rata yang sistematis, dipadukan dengan sebuah chip niobium superkonduksi dan suhu ultrarendah, dapat mengerjakan 16 qubit. Chip inti harus dingin hingga mendekati titik nol absolut (-125.15ºC), agar supaya dalam proses perhitungannya tetap dalam kondisi kuantum.

Perusahaan D-Wave menuturkan, bahwa komputer kuantum ini bisa mengoperasikan

64 ribu hitungan secara bersamaan, dan prototipe komputer kuantum yang diperlihatkannya pada 13 Februari 2007 merupakan komputer tipe bisnis yang pertama di dunia, di dalamnya ditanami chip kuantum yang dapat mengoperasikan 16 qubit.

Beberapa waktu lalu para ilmuwan di pusat penelitian di Almaden telah berhasil menjalankan kalkulasi komputer kuantum yang paling rumit hingga saat ini. Mereka berhasil membuat seribu triliun molekul yang didesain khusus dalam sebuah tabung menjadi sebuah komputer kuantum 7-Qubit yang mampu memecahkan sebuah versi sederhana perhitungan matematika yang merupakan inti dari banyak diantara system kriptografis pengamanan data (data security cryptographic system). Keberhasilan ini memperkuat keyakinan bahwa suatu saat komputer – komputer kuantum akan mampu memecahkan problem yang demikian kompleks yang selama ini tidak mungkin dapat dipecahkan oleh super komputer – super komputer yang paling hebat meski dalam tempo jutaan tahun sekalipun.

Dalam edisi jurnal ilmiah nature yang terbit beberapa waktu lalu, sebuah tim bersama- sama mahasiswa tingkat graduate dari universitas stanford melaporkan demonstrasi pertama dari “Algoritma Shor” sebuah metode yang dikembangkan tahun 1994 oleh ilmuwan AT & T Peter Shor untuk menggunakan komputer kuantum yang futuristik untuk menemukan faktor-faktor dari sebuah bilangan. Bilangan-bilangan yang diperkalikan satu dengan yang lain untuk memperoleh bilangan asli. Saat ini, pemfaktoran (factoring) sebuah bilangan besar masih terlalu sulit bagi komputer konvensional meskipun begitu mudah untuk diverifikasi. Itulah sebabnya pemfaktoran bilangan besar ini banyak digunakan dalam metode kriptografi untuk melindungi data.

Beberapa waktu lalu para ilmuwan di pusat penelitian di Almaden telah berhasil menjalankan kalkulasi komputer kuantum yang paling rumit hingga saat ini. Mereka berhasil membuat seribu triliun molekul yang didesain khusus dalam sebuah tabung menjadi sebuah komputer kuantum 7-Qubit yang mampu memecahkan sebuah versi sederhana perhitungan matematika yang merupakan inti dari banyak diantara system kriptografis pengamanan data (data security cryptographic system). Keberhasilan ini memperkuat keyakinan bahwa suatu saat komputer – komputer kuantum akan mampu memecahkan problem yang demikian kompleks yang selama ini tidak mungkin dapat dipecahkan oleh super komputer – super komputer yang paling hebat meski dalam tempo jutaan tahun sekalipun.

Quantum Entanglement

Setelah sedikit memahami apa itu quantum computation dan quantum computer kita akan memasuki pembahasan dari Entanglement. Entanglement sendiri masih bagian dari Quantum Computation. Entanglement adalah suatu teori mekanika quantum yang menggambarkan seberapa cepat dan betapa kuatnya keterhubungan partikel-partikel pada Quantum computer yang dimana jika suatu partikel diperlakukan ―A‖ maka akan memberikan dampak ―A‖ juga ke partikel lainnya.

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 entanglement2 kaitan antara penentuan jam sholat dan quantum entanglement.

Dari sumber yang saya dapatkan dari internet : [Quantum entanglement] merupakan fenomena yang menghubungkan dua partikel sedemikian rupa sehingga perubahan yang terjadi pada satu partikel seketika itu juga tercermin dalam partikel lainnya, meski mungkin secara fisik diantara mereka terpisah beberapa tahun cahaya.

Pengoperasian Data Qubit

Komputer kuantum memelihara urutan qubit. Sebuah qubit tunggal dapat mewakili satu, nol, atau, penting, setiap superposisi quantum ini, apalagi sepasang qubit dapat dalam superposisi kuantum dari 4 negara, dan tiga qubit dalam superposisi dari 8. Secara umum komputer kuantum dengan qubit n bisa dalam superposisi sewenang-wenang hingga 2 n negara bagian yang berbeda secara bersamaan (ini dibandingkan dengan komputer normalyang hanya dapat di salah satu negara n 2 pada satu waktu). Komputer kuantum yang beroperasi dengan memanipulasi qubit dengan urutan tetap gerbang logika quantum. Urutan gerbang untuk diterapkan disebut algoritma quantum. Sebuah contoh dari implementasi qubit untuk komputer kuantum bisa mulai dengan menggunakan partikel dengan dua putaran menyatakan “Down” dan “Up”. Namun pada kenyataannya sistem yang memiliki suatu diamati dalam jumlah yang akan kekal dalam waktu evolusi dan seperti bahwa A memiliki setidaknya dua diskrit dan cukup spasi berturut-turut eigen nilai , adalah kandidat yang cocok untuk menerapkan sebuah qubit. Hal ini benar karena setiap sistem tersebut dapat dipetakan ke yang efektif spin -1/2 sistem.

Proses komputasi dilakukan pada partikel ukuran nano yang memiliki sifat mekanik quantum, maka satuan unit informasi pada Komputer Quantum disebut quantum bit, atau qubit. Berbeda dengan bit biasa, nilai sebuah qubit bisa 0, 1, atau superposisi dari keduanya. State dimana qubit diukur adalah sebagai vektor atau bilangan kompleks. Sesuai tradisi dengan quantum states lain, digunakan notasi bra-ket untuk merepresentasikannya.

Quantum Gates

Quantum Gates adalah sebuah gerbang kuantum yang dimana berfungsi mengoperasikan bit yang terdiri dari 0 dan 1 menjadi qubits. dengan demikian Quantum gates mempercepat banyaknya perhitungan bit pada waktu bersamaan. Quantum Gates adalah blok bangunan sirkuit kuantum, seperti klasik gerbang logika yang untuk sirkuit digital konvensional.

Sirkuit kuantum dasar yang beroperasi pada sejumlah kecil qubits. Mereka adalah analogi untuk komputer kuantum dengan gerbang logika klasik untuk komputer digital konvensional. Gerbang logika kuantum bisa dibalik, tidak seperti gerbang logika klasik. Beberapa gerbang logika klasik universal, seperti gerbang Toffoli, menyediakan reversibilitas dan dapat dipetakan langsung ke gerbang logika kuantum. Gerbang logika kuantum diwakili oleh persatuan unitari.

Dalam komputasi kuantum dan khususnya model komputasi rangkaian kuantum, gerbang logika kuantum adalah rangkaian kuantum dasar yang beroperasi pada sejumlah kecil qubit. Mereka adalah blok bangunan sirkuit kuantum, seperti gerbang logika klasik untuk sirkuit digital konvensional.

Algoritma Shor

Algoritma yang ditemukan oleh Peter Shor pada tahun 1995 Dengan menggunakan algoritma ini, sebuah komputer kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang saat ini secara umum digunakan untuk mengamankan pengiriman data. Kode yang disebut kode RSA ini, jikadisandikan 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 parallel sehingga kerja pemecahan ini tidaklah efektif Algoritma Shor didasarkan dari sebuah teori bilangan

Sifat yang digunakan Shor adalah kemampuan untuk mereduksi masalah faktorisasi prima menjadi masalah penemuan orde (atau periode). mekanisme yang hanya menghasilkan satu nilai yang mungkin (menghancurkan semua nilai lainnya). Algoritma Shor terdiri dari dua bagian. Bagian pertama mengubah masalah pemfaktoran menjadi masalah pencarian periode, dan dapat dihitung pada komputer klasik. Bagian kedua menemukan periode menggunakan transformasi Fourier kuantum dan bertanggung jawab atas percepatan kuantum dari algoritma.

fungsi F(a) = xamod n adalah feungsi periodik jika adalah bilangan bulat yang relatif dengan n Dalam Algoritma Shor, n akan menjadi bilangan bulat yang hendak difaktorkan.. fungsi ini di komputer konvensional untuk jumlah yang eksponensial akan membutuhkan waktu eksponensial pula. Pada masalah ini algoritma quantum shor memanfaatkan pararellisme quantum untuk melakukannya hanya dengan satu langkah.

IMPLEMENTASI CLOUD COMPUTING DI BEBERAPA INSTANSI PEMERINTAHAN

Cloud computing diantaranya LKPP (Lembaga Kebijakan Pengadaan Barang/jasa Pemerintah yang digunakan untuk menangani banyak LPSE (Layanan Pengadaan Secara Elektronik) terkait e-procurement; BIG (Badan Informasi Geospasial) digunakan untuk memudahkan akses dan sharing data-data spasial mereka; Balai IPTEKnet BPPT (Balai Jaringan Informasi Ilmu Pengetahuan dan Teknologi, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi) dengan Government Cloud Service-nya, dan Kementerian Kominfo (Kementerian Komunikasi dan Informatika) yang digunakan untuk mendukung kinerja instansi.

Metode Penelitian Penelitian ini menggunakan pendekatan kualitatif dengan instrumen wawancara yang dilakukan kepada kepala, admin, operator dan staf yang mengelola cloud computing di masing-masing instansi. Responden yang menjadi objek penelitian ini yaitu LKPP, BIG, Balai Iptek-net BPPT, dan Kementerian Kominfo. Keempat instansi tersebut dipilih karena merupakan instansi pusat yang diketahui sudah menerapkan cloud computing dengan jangkauan layanan yang luas. Metode analisis yang digunakan adalah metode komparatif dimana membandingkan keempat objek penelitian terkait layanan cloud computing yang diberikan. Analisis komparasinya menggunakan pendekatan isu dan tantangan cloud computing yang digunakan oleh Zwattendorfer dkk (Zwattendorfer, Stranacher, Tauber, &Reichstädter, 2013)

Perkembangan Cloud Computing

Menurut Voas dan Zhang (Voas & Zhang, 2009) ada enam fase perkembangan hingga cloud computing:

1. Mainframe Computing

2. PC Computing

3. Network Computing

4. Internet Computing

5. Grid Computing

BAB III PENUTUP

Kesimpulan

Dari penjelasan di atas dapat diambil kesimpulan bahwa teknologi komputer quantum memiliki segudang keunggulan dibandngakan dengan teknologi komputer sekarang, seperti proses pemecahan masalah yang lebih cepat dan lain sebagainya.

Komputer kuantum memanfaatkan sebuah fenomena yang dinamakan super posisi yaitu dalam mekanika kuantum, suatu partikel bias berada dalam dua keadaan sekaligus. Komputer kuantum juga menggunakan Qubits yaitu kemampuan untuk berada di berbagai macam keadaan. Komputer kuantum memiliki potensi untuk melaksanakan berbagai perhitungan secara simultan atau lebih rinci sehingga jauh lebih cepat dari komputer digital. Jadi intinya komputer kuantum lebihbaik kemampuannya dan lebih cepat dibandingkan dengan komputer digital.