RSS Feed
Twitter
02.53
Reyhan Ghozian
Perkembangan teknologi komputer yang semakin pesat tidak memungkiri keinginan setiap oranng yang tidak pernah puas. Kemajuan teknologi komputer dari waktu ke waktu pertumbuhannya sangatlah cepat, sedangkan tuntutan kebutuhan yang semakin tinggi menjadi masalahnya. Super Computer merupakan suatu langkah untuk memfasilitasi dengan memanfaatkan kecepatan yang sangat tinggi disebut Komputer Kuantum. Komputer yang biasa digunakan masih berbasis digital yang menggunakan microprocessor sebagai proses kerjanya. Teori kunatum ini pertama kali dicetuskan oleh fisikawan yang bernama Paul Benoff pada tahun 1981 dengan mengaplikasikan fisika kuantum pada teknologi komputer. Kajian ini ditulis dengan tujuan untuk membahas pengertian tentang pengertian komputer kuantum dan sejauh mana perkembangannya, dengan manfaat untuk memperluas pengetahuan tentang teknologi komputer kuantum.
Pengertian Komputer Quantum
Pengertian sederhana dari komputer kuantum adalah jenis chip processor terbaru yang diciptakan berdasar perkembangan mutakhir dari ilmu fisika (dan matematika) quantum. Singkatnya, chip konvensional sekarang ini perlu diganti dengan yang lebih baik. Pengertian komputer kuantum adalah merupakan suatu 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.[1]
Sejarah Komputer Quantum
Ide mengenai komputer kuantum ini berasal dari beberapa fisikawan antara lain Charles H. Bennett 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). Pada awalnya Feynman mengemukakan idenya mengenai sistem kuantum yang juga dapat melakukan proses penghitungan. Fenyman juga mengemukakan bahwa sistem ini bisa menjadi simulator bagi percobaan fisika kuantum.
Selanjutnya para ilmuwan mulai melakukan riset mengenai sistem kuantum tersebut, mereka juga berusaha untuk menemukan logika yang sesuai dengan sistem tersebut. Sampai saat ini telah dikemukaan dua algoritma baru yang bisa digunakan dalam sistem kuantum yaitu algoritma shor dan algoritma grover.
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, dan banyak pemerintah nasional dan agensi pendanaan militer mendukung riset komputer kuantum untuk pengembangannya baik untuk keperluan rakyat maupun masalah keamanan nasional seperti kriptoanalisis.
Telah dipercaya dengan sangat luas, bahwa apabila komputer kuantum dalam skala besar dapat dibuat, maka komputer tersebut dapat menyelesaikan sejumlah masalah lebih cepat daripada komputer biasa. Komputer kuantum berbeda dengan komputer DNA dan komputer klasik berbasis transistor, walaupun mungkin komputer jenis tersebut menggunakan prinsip kuantum mekanik. Sejumlah arsitektur komputasi seperti komputer optik walaupun menggunakan superposisi klasik dari gelombang elektromagnetik, namun tanpa sejumlah sumber kuantum mekanik yang spesifik seperti keterkaitan, maka tak dapat berpotensi memiliki kecepatan komputasi sebagaimana yang dimiliki oleh komputer kuantum.[3]
Konsep Komputer Quantum
Komputer Kuantum memanfaatkan fenomena ‗aneh‘ yang disebut sebagai superposisi. Dalam mekanika kuantum, suatu partikel bisa berada dalam dua keadaan sekaligus. Inilah yang disebut keadaan superposisi. Dalam komputer kuantum, selain 0 dan 1 dikenal pula superposisi dari keduanya. Ini berarti keadaannya bisa berupa 0 dan 1, bukan hanya 0 atau 1 seperti di komputer digital biasa. Komputer kuantum tidak menggunakan Bits tetapi QUBITS (Quantum Bits). Karena kemampuannya untuk berada di bermacam keadaan (multiple states), computer kuantum memiliki potensi untuk melaksanakan berbagai perhitungan secara simultan sehingga jauh lebih cepat dari komputer digital.[4]
Gambar 1. Perbedaan bits dan qubits
Gambar 2. Ilustrasi register quantum
Gambar 3. Ilustrasi quantum processor
4. Qubit
Perhatikan dua contoh binary berikut ini: 011 dan 111. Binary pertama adalah 3 dan binary ke dua adalah 7. Secara umum, tiga digit angka tersebut ditulis dengan 23 = 8 dalam konfigurasi yang berbeda yang mewakili integer 0 sampai 7. Namun, tiga digit angka yang tersimpan tersebut hanya mampu menyimpan satu angka pada suatu keadaan waktu. Qubit pada sistem quantum yang ditulis Boolen dengan angka 0 dan 1 diwakili oleh suatu ketetapan kuantum normal dan orthogonal mutual yang dinyatakan dengan{|0>,|1>}. Kedua bentuk tersebut membentuk sebuah basis komputasional dan yang lain ditulis sebagai superposisi yaitu α|0> + β|1> dimana dan dalam hal itu adalah | | 2 + | | 2 = 1. Qubit adalah tipikal sistem mikroskopik, misalnya : atom, nuclear spin dan polarisasi photon. Kumpulan dari qubit n dinamakan sebuah register quantum yang berukuran n.[2]
Algoritma Quantum Computing
A. Algoritma Shor
Algoritma Shor merupakan sebuah algoritma kuantum yang efisien bisa menguraikan pada pengali jumlah besar. Algortima ini merupakan pusat pada sistem yang menggunakan teori bilangan untuk memperkirakan periodisitas dari urutan nomor. Ditemukan oleh Peter Shor. Algortima ini di perbaharui oleh Lov Grover dari Bell Labs pada tahun 1996, dengan algoritma yang sangat cepat dan terbukti menjadi yang tercepat mungkin untuk mencari melalui database tidak terstruktur.
Algoritma ini sangat efisien sehingga hanya membutuhkan rata-rata, sekitar akar N persegi pencarian untuk menemukan hasil yang diinginkan, sebagai lawan pencarian dalam komputasi klasik, yang pada kebutuhan rata-rata N / 2 pencarian. N adalah jumlah total elemen.
Algoritma Shor didasarkan dari sebuah teori bilangan: fungsi F(a) = xamod n adalah feungsi periodik jika x adalah bilangan bulat yang relatif prima dengan n. Dalam Algoritma Shor, n akan menjadi bilangan bulat yang hendak difaktorkan. Pada masalah ini algoritma quantum shor memanfaatkan pararellisme quantum untuk melakukannya hanya dengan satu langkah. Karena F(A) adalah fungsi periodik, maka fungsi ini memiliki sebuah periode r. Diketahui x0mod n = 1, maka xr mod n =1, begitu juga x2r mod n dan seterusnya.[1]
B. Algoritma Grover
Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum untuk mencari database disortir dengan entri N di O ( N1 / 2 ) waktu dan menggunakan O ( log N ) ruang penyimpanan (lihat notasi O besar ) . Lov Grover dirumuskan itu pada tahun 1996 . Dalam model komputasi klasik , mencari database unsorted tidak dapat dilakukan dalam waktu kurang dari waktu linier (jadi hanya mencari melalui setiap item optimal ) .
Algoritma Grover menggambarkan bahwa dalam model kuantum pencarian dapat dilakukan lebih cepat dari ini ; sebenarnya waktu kompleksitas O ( N1 / 2 ) adalah asimtotik tercepat mungkin untuk mencari database unsorted dalam model kuantum linear . Ini menyediakan percepatan kuadrat , seperti algoritma kuantum lainnya , yang dapat memberikan percepatan eksponensial atas rekan-rekan mereka klasik . Namun, bahkan percepatan kuadrat cukup besar ketika N besar .
Seperti banyak algoritma kuantum , algoritma Grover adalah probabilistik dalam arti bahwa ia memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas tinggi . Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan mengulangi algoritma. ( Sebuah Contoh Bahasa dari algoritma kuantum deterministik adalah algoritma Deutsch - Jozsa , Yang Selalu menghasilkan jawaban Yang BENAR).[1]
Crytography quantum tidak menggunakan teknik marematika untuk menjamin keamanan data tetapi menggunakan sifat fisika cahaya. Dalam ilmu fisika dikenal istilah ― foton‖ yang merupakan partikel terkecil cahaya, sehingga tidak dapat diuraikan (diperkecil lagi). Cryptography memerlukan trilyunan foton untuk mengirim suatu pesan dan hanya satu foton saja yang berisi pesan.
Algoritma cryptography quantum merupakan jenis algoritma pertukaran kunti simetri dan tidak digunakan untuk melakukan enkripsi langsung pada pesan yang ada. Cryptography quantum ditemukan oleh Bennett dan Brassard pada tahun 1984. Cryptography quantum digunakan di Swiss yang menghubungkan kota Geneva dan Laussane dengan serat optic sepanjang 67 km dan untuk menambah jarak lagi akan bisa dilakukan dengan membangun station penghubung, tapi hal tersebut tidak memungkinkan dengan satu alasan tidak dibangunnya station sambungan karena akan memperbesar resiko penyadapan, sebab station penghubung merupakan proses pengulangan dari foton yang ada.
Kecanggihan sistem Quantum Cryptography ternyata berhasil dijebol. Salah satu metode enkripsi sistem pengamanan jaringan komputasi yang canggih serta palinq dianqqap aman selama ini yakni quantum cryptographic system ternyata mampu ditembus aksi hacker yang bahkan serangannya bersifat : ―invisible attack‖ sehingga aksi pembobolan dapat berjalan secara diam-diam menyelinap tak terdeteksi.
Quantum cryptography dipandang metode sistem yang bekerja sempurna dengan mengandalkan prinsip dasar bahwa sistem ini tak
mungkin ditembus sama sekali tanpa terlebih dahulu mengakibatkan terjadinya gangguan pada integritas keutuhan sistem sediakala yang tengah berlangsung. Dalam teorinya tatkala pihak hackers berupaya menembus melakukan intersepsi ataupun ―menguping‖ untuk mengendus data kode quantum encryption yang tengah ditransmisikan dalam jaringan, maka akan selalu terjadi gangguan pada sistem hingga dengan seketika sistem ini dapat memicu alarm pertanda deteksi telah terjadinya gangguan.
Dalam publikasi yang dimuat dalam jurnal ilmiah terkini ―Nature Photonics‖ Vadim Makarov dkk. peneliti dari University of Science and Technology di Trondheim – Norwegia memaparkan eksperimen aksi hacking yang diyakininya 100% membobol sistem hingga berhasil digondolnya kunci kode sandi pengamanan : encryption code dan ternyata aksi pembobolan ini berjalan dengan sama sekali tanpa menimbulkan sedikit pun pertanda akan adanya gangguan pada sistem quantum cryptographic dijalankan. Pada praktek aksi Makarov dkk didemontrasikan dalam pembobolan sistem pengamanan jaringan quantum cryptographic yang tersedia komersial yakni IDquantique buatan Swiss dan MagiQ dari Massachussets.
Sistem quantum cryptographic bekerja dengan memunculkan sederet kode kunci rahasia dengan proses enkode senilai tertentu dari sistem bilangan binary —0 atau 1— dengan membonceng karakteristik perbedaan status quantum photon yang merupakan bagian dari sejumput partikel cahaya.
Aksi pembobolan hacking temuan Makarov dkk dilaksanakan dengan menyorotkan sejumput sinar laser sebesar 1 milliwatt hingga
menjadikannya mampu mengecoh sistem deteksi yang berfungsi menjaga keutuhan integritas keseluruhan sistem hingga diperdaya tanpa dapat mendeteksi akan adanya gangguan yang tengah berjalan menyadap sistem enkripsi pengamanan.
Dalam penjelasan akhirnya Makarov berujar betapa tim pembobol hacker kelompoknya pada dasarnya bekerja dengan mengeksploitasi suatu celah kelemahan keamanan : ―security loophole‖ sedemikian rupa hingga seolah merubah sistem quantum cryptography yang canggih menjadi bagaikan sistem pengamanan model klasik yang lebih gampang ditembus, dan rekayasa ini terjadi tanpa disadari oleh pihak siapa pun selaku penjaga pembuat sistem pengamanan enkripsi yang sediakalanya amat canggih.
Gambar 4. Ilustrasi quantum cryptography system
SUMBER :
- 1. Thiofany Angelius Dachi, "Komputer Kuantum(Quantum Computer)", ilmuti.org, 2014.
- 2. Herlambang Saputra, "Kajian Tentang Komputer Kuantum Sebagai Pengganti Komputer Konvensional Di Masa Depan", Politeknik Negeri Sriwijaya, 2009.
- 3. https://id.wikipedia.org/wiki/Komputer_kuantum
- 4. http://www.yohanessurya.com/download/penulis/Bermimpi_07.pdf
- 5. http://ockta12bella.blogspot.co.id/2017/04/artikel-quantum-computing.html
