1.
TEORI QUANTUM COMPUTATION
Pendahuluan
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.
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
- Terdapat
n jumlah jawaban yang mungkin
- Setiap
kemungkinan jawaban membutuhkan waktu yang sama untuk mengeceknya
- Tidak
ada petunjuk jawaban mana yang kemungkinan benarnya lebih besar: memberi
jawaban dengan asal tidak berbeda dengan mengeceknya dengan urutan
tertentu.
Quantum Entanglement
Quantum entanglement adalah efek mekanik
kuantum yang mengaburkan jarak antara partikel individual sehingga sulit
menggambarkan partikel tersebut terpisah meski Anda berusaha memindahkan
mereka. Entanglement juga merupakan esensi komputasi kuantum karena ini adalah
jalinan kualitas yang berhubungan dengan lebih banyak informasi dalam bit
kuantum dibanding dengan bit komputing klasik.
Quantum entanglement terjadi ketika
partikel seperti foton, elektron, molekul besar seperti buckyballs, dan bahkan
berlian kecil berinteraksi secara fisik dan kemudian terpisahkan; jenis
interaksi adalah sedemikian rupa sehingga setiap anggota yang dihasilkan dari
pasangan benar dijelaskan oleh kuantum mekanik deskripsi yang sama (keadaan
yang sama), yang terbatas dalam hal faktor penting seperti posisi, momentum,
perputaran, polarisasi
Pengoperasian Data Qubit
Sebuah qubit adalah unit dasar informasi
dalam sebuah komputer kuantum. Sementara sedikit dapat mewakili hanya satu dari
dua kemungkinan seperti 0 / 1, ya / tidak, qubit dapat mewakili lebih: 0 / 1, 1
dan 0, probabilitas terjadinya setiap saat dikombinasikan dengan qubit lebih,
dan semua yang secara bersamaan. 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 normal yang hanya dapat di salah satu
negara n 2 pada satu waktu).
Untuk memanipulasi sebuah qubit, maka
menggunakan Quantum Gates (Gerbang Kuantum). Cara kerjanya yaitu sebuah gerbang
kuantum bekerja mirip dengan gerbang logika klasik. Gerbang logika klasik
mengambil bit sebagai input, mengevaluasi dan memproses input dan menghasilkan
bit baru sebagai output.
Quantum Gates
Quantum Gates / Gerbang Quantum
merupakan sebuah aturan logika / gerbang logika yang berlaku
pada quantum
computing. Prinsip kerja dari quantum gates hampir sama dengan gerbang logika
pada komputer digital. Jika pada komputer digital terdapat beberapa operasi
logika seperti AND, OR, NOT, pada quantum computing gerbang quantum terdiri
dari beberapa bilangan qubits, sehingga quantum gates lebih susah untuk
dihitung daripada gerang logika pada komputer digital.
2.
TEORI PARALLEL COMPUTATION
Komputasi paralel adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara
bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan. Biasanya
diperlukan saat kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena harus
mengolah data dalam jumlah besar ataupun karena tuntutan proses komputasi yang
banyak. Untuk melakukan aneka jenis komputasi paralel ini diperlukan
infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkan
dengan jaringan dan mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu
masalah. Untuk itu diperlukan aneka perangkat lunak pendukung yang biasa
disebut sebagai middleware yang berperan untuk mengatur distribusi pekerjaan
antar node dalam satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat
pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi.
Pemrosesan
paralel (parallel processing) adalah penggunakan lebih dari satu CPU untuk
menjalankan sebuah program secara simultan. Idealnya, parallel processing
membuat program berjalan lebih cepat karena semakin banyak CPU yang digunakan.
Tetapi dalam praktek, seringkali sulit membagi program sehingga dapat
dieksekusi oleh CPU yang berbea-beda tanpa berkaitan di antaranya.
Pemrograman paralel adalah teknik pemrograman komputer yang memungkinkan
eksekusi perintah/operasi secara bersamaan baik dalam komputer dengan satu
(prosesor tunggal) ataupun banyak (prosesor ganda dengan mesin paralel) CPU.
Tujuan utama dari pemrograman paralel adalah untuk meningkatkan performa
komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu
yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan.
Distributed Processing
Aktivitas memproses informasi dalam
suatu organisasi yang dijalankan oleh jaringan komputer yang tersambung oleh
saluran telekomunikasi yang terpusat pada fasilitas induk komputer biasa
disebut dengan distributed processing.
Dalam penerapannya, proses ini
menggunakan pemrosesan paralel pada beberapa mesin. Misalnya proses transaksi
yang terjadi pada beberapa mesin ATM sebuah bank. Ketika ribuan nasabah
menggunakan mesin ATM pada saat yang bersamaan, bayangkan berapa banyak proses
yang harus dikerjakan jika hanya terdapat 1 komputer server. Oleh karena itu
dengan menggunakan Distributed Processing, beban pemrosesan yang besar dapat di
kerjakan oleh beberapa komputer yang terhubung oleh jaringan dalam waktu yang
bersamaan secara simultan. Beban pemrosesan yang besar itu dipecah menjadi beberapa
beban kecil guna mempercepat proses.
Architectural Parallel Computer
Dibawah ini akan dijelaskan
beberapamacam arsitektur paralel komputer menurut Klasifikasi Flynn’s :
1.
SISD
Single Instruction – Single Data.
Komputer jenis ini hanya memiliki satu prosesor ( single processor ). Dimana
semua instruksi di eksekusi secara serial ( terurut satu demi satu ) dan
memungkinkan adanya overlapping di setiap bagian instruksi dalam pelaksanaan
eksekusi. Komputer ini adalah tipe komputer konvensional. Beberapa contoh
komputer yang menggunakan model SISD adalah UNIVAC1, IBM 360, CDC 7600, Cray 1
dan PDP.
2.
SIMD
Single Instruction – Multiple Data.
Komputer jenis ini hanya dapat mengeksekusi satu instruksi dan memiliki lebih
dari satu prosesor. Satu eksekusi dilakukan secara paralel pada data yang
berbeda pada level lock-step. Komputer vektor adalah salah satu komputer
paralel yang menggunakan arsitektur ini. Beberapa contoh komputer yang menggunakan
model SIMD adalah ILLIAC IV, MasPar, Cray X-MP, Cray Y-MP, Thingking Machine CM-2
dan Cell Processor ( GPU ).
3.
MISD
Multiple Instructions – Single Data.
Belum ada perwujudan nyata dari komputer jenis ini kecuali dalam bentuk
prototipe untuk penelitian. Teorinya komputer ini memiliki satu prosesor dan
mengeksekusi beberapa instruksi secara paralel tetapi praktiknya tidak ada
komputer yang dibangun dengan arsitektur ini karena sistemnya tidak mudah
dipahami.
4.
MIMD
Multiple Instructions – Multiple Data.
Komputer jenis ini dapat mengeksekusi lebih dari satu instruksi secara paralel
dengan lebih dari satu prosesor. Tipe komputer ini yang paling banyak digunakan
untuk membangun komputer paralel, bahkan banyak supercomputer yang menerapkan
arsitektur ini. Beberapa komputer yang menggunakan model MIMD adalah IBM
POWER5, HP/Compaq AlphaServer, Intel IA32, AMD Opteron, Cray XT3 dan IBM BG/L.
SUMBER : www.google.co.id
Tidak ada komentar:
Posting Komentar