konsep Quantum Computation
Quantum Computation dilakukan dengan mengatur interaksi terkontrol dengan dinamika yang rumit yang secara berturut-turut menghubungkan qubit individu dan mengubah evolusi waktu dari fungsi gelombang dengan cara yang telah ditentukan. Sistem multi-qubit pertama-tama disiapkan dalam keadaan awal yang diketahui, yang mewakili input untuk program. Kemudian, interaksi diaktifkan dengan menerapkan gaya, seperti medan magnet, yang menentukan arah di mana fungsi gelombang berputar dalam ruang keadaannya. Dengan demikian, program kuantum hanyalah urutan operasi uniter yang diterapkan secara eksternal pada keadaan awal. Hal ini dicapai dalam praktik dengan urutan yang sesuai dari quantum gates. Ketika komputasi selesai dilakukan, dilakukan pengukuran untuk membaca keadaan akhir.[8]
cara kerja Entanglement Quantum
Quantum Entanglement adalah sumber daya fisik, seperti energi, yang terkait dengan korelasi nonklasikal yang unik yang mungkin terjadi antara sistem kuantum yang terpisah. Entanglement dapat diukur, diubah, dan disucikan. Pasangan sistem kuantum dalam keadaan Entanglement dapat digunakan sebagai saluran informasi kuantum untuk melakukan tugas komputasi dan kriptografi yang tidak mungkin dilakukan oleh sistem klasikal.[1]
Quantum Entanglement menjelaskan bahwa sistem kuantum dan sistem partikel pada setiap titik saling terkait dan tidak dapat dipisahkan. Jika keadaan kuantum dari sistem komposit tidak dapat secara langsung diekspresikan sebagai hasil kali langsung dari keadaan kuantum dari kedua subsistem komposit, maka keadaan murni dari sistem tersebut dapat berupa keadaan kuantum murni atau keadaan perhambaan. Konsep ini juga diperluas pada kasus keadaan campuran, di mana keadaan campuran dari seluruh sistem tidak sepenuhnya ditentukan, tetapi ada dalam bentuk keadaan kuantum yang sesuai dengan probabilitas tertentu. Keadaan campuran ini dijelaskan menggunakan matriks densitas kuantum. Ketika keadaan campuran tidak dapat diungkapkan secara akurat sebagai berbagai bentuk keadaan integrasi langsung, dan tidak satupun di antaranya dapat berbentuk perhambaan nonlinier, maka keadaan campuran tersebut merupakan keadaan yang tidak terikat. Ketika subsistem komposit tidak dapat memiliki tiga atau lebih subsistem, dan dua subsistem tidak dapat digabungkan dalam bentuk fungsi hasil kali langsung dari setiap subsistem, keadaan murni atau keadaan campuran dari keadaan komposit adalah keadaan perhambaan.[2]
teknik pengoperasian data Qubit
Single-qubit operations, atau single-qubit quantum gates dapat diklasifikasikan ke dalam dua kategori: Clifford gates dan non-Clifford gates. Non-Clifford gates hanya terdiri dari T-gate (juga dikenal sebagai π/8 gate ).[2]
Operasi X, Y, dan Z terutama sering digunakan dan diberi nama Pauli operators menurut penciptanya, Wolfgang Pauli. Bersama dengan non-Clifford gate (T-gate), operasi ini dapat disusun untuk memperkirakan transformasi kesatuan pada satu qubit.[3]
teknik Quantum Gates
Gerbang komputasi klasik adalah gerbang logika Boolean yang memanipulasi informasi yang disimpan dalam bit. Dalam komputasi kuantum, gerbang-gerbang tersebut direpresentasikan oleh matriks, dan dapat divisualisasikan sebagai rotasi di sekitar bola Bloch. Visualisasi ini menggambarkan fakta bahwa gerbang-gerbang kuantum adalah operator-unitary, yaitu, mereka mempertahankan norma dari keadaan kuantum (jika U adalah matriks yang menggambarkan gerbang qubit tunggal, maka UTU = I, di mana UT adalah adjoint dari U, diperoleh dengan mentranspos dan mengkonjugasi kompleks U). Dalam komputasi klasik, beberapa gerbang memiliki sifat "universal".[7]
Dasar Quantum Gates terkait dengan operasi qubit. Seperti yang didefinisikan dalam [5], Qubit pada dasarnya adalah keadaan kuantum yang analog dengan bit dalam sistem bilangan biner. Dalam sistem bilangan biner, bit memiliki dua nilai logika, yaitu 0 dan 1, tetapi pada qubit, nilai tertentu mungkin tidak ditetapkan karena keadaan kuantum bersifat probabilistik. [4]
Quantum Gates yang dapat memproses informasi harus memiliki beberapa karakteristik matriks. Matriks karakteristik harus bersifat unitary [5] secara alamiah. Suatu matriks (G) disebut unitary jika
GGT=I dimana, GTadalah konjugat transpose dari matriks G [5]. Sebagai contoh, jika suatu gerbang G memiliki matriks karakteristik
G =[a+ibc+ide+ifk+il] di mana, i=√−1, maka konjugat transpose dari matriks tersebut adalah GT=[a−ibe−ifc−idk−il]. maka, GGT=[a+ibc+ide+ifk+il][a−ibe−ifc−idk−il]=[a2+b2+c2+d2(a+ib)(e−if)+(c+id)(k−il)(a−ib)(e+if)+(c−id)(k+il)e2+f2+k2+l2] dan Jika ini sama dengan matriks identitas I=[1001] maka, a2+b2+c2+d2=1, e2+f2+k2+l2=1, (a+ib)(e−if)+(c+id)(k−il)=0 and (a−ib)(e+if)+(c−id)(k+il)=0 yang merupakan kondisi agar matriks G bersifat unitary.[4]teknik Algoritma Shor
Algoritma Shor terdiri dari dua bagian: (I) algoritma klasik untuk mengurangi masalah faktorisasi menjadi masalah pencarian orde, dan (II) subrutin pencarian orde kuantum yang menggunakan QFT, dan dipanggil oleh bagian (I)[6]
Algoritma ini dapat digunakan untuk memfaktorkan bilangan bulat besar, sebuah masalah yang secara klasik tidak dapat diselesaikan dan menjadi dasar dari banyak sistem kriptografi saat ini. [6]
Pada tahun 1994, Peter Shor menyadari bahwa algoritma Simon dapat dimanfaatkan untuk memecahkan masalah yang jauh lebih menarik dan krusial, yaitu faktorisasi, yang menjadi inti dari protokol kriptografi saat ini seperti RSA (Rivest, Shamir, dan Adleman 1978). Algoritma Shor telah mengubah komputasi kuantum menjadi salah satu domain penelitian paling menarik dalam mekanika kuantum.[7]
