Quantum Computer

APPLICATION OF QUANTUM COMPUTER

1. Cryptography

Kriptografi, secara umum adalah ilmu dan seni untuk menjaga kerahasiaan berita. Selain pengertian tersebut terdapat pula pengertian ilmu yang mempelajari teknik-teknik matematika yang berhubungan dengan aspek keamanan informasi seperti kerahasiaan data, keabsahan data, integritas data, serta autentikasi data. Tidak semua aspek keamanan informasi ditangani oleh kriptografi.

Ada empat tujuan mendasar dari ilmu kriptografi ini yang juga merupakan aspek keamanan informasi yaitu :

• Kerahasiaan, adalah layanan yang digunakan untuk menjaga isi dari informasi dari siapapun kecuali yang memiliki otoritas atau kunci rahasia untuk membuka/mengupas informasi yang telah disandi.
• Integritas data, adalah berhubungan dengan penjagaan dari perubahan data secara tidak sah. Untuk menjaga integritas data, sistem harus memiliki kemampuan untuk mendeteksi manipulasi data oleh pihak-pihak yang tidak berhak, antara lain penyisipan, penghapusan, dan pensubsitusian data lain kedalam data yang sebenarnya.
• Autentikasi, adalah berhubungan dengan identifikasi/pengenalan, baik secara kesatuan sistem maupun informasi itu sendiri. Dua pihak yang saling berkomunikasi harus saling memperkenalkan diri. Informasi yang dikirimkan melalui kanal harus diautentikasi keaslian, isi datanya, waktu pengiriman, dan lain-lain.
• Non-repudiasi, atau nirpenyangkalan adalah usaha untuk mencegah terjadinya penyangkalan terhadap pengiriman/terciptanya suatu informasi oleh yang mengirimkan  atau membuat.

Kriptografi merupakan seni dan ilmu menyembunyikan informasi dari penerima yang tidak berhak. Kata cryptography berasal dari kata Yunani kryptos (tersembunyi) dan graphein (menulis).

• Cryptanalysis adalah aksi untuk memecahkan mekanisme kriptografi dengan cara mendapatkan plaintext atau kunci dari ciphertext yang digunakan untuk mendapatkan informasi berharga kemudian mengubah atau memalsukan pesan dengan tujuan untuk menipu penerima yang sesungguhnya, memecahkan ciphertext.

• Cryptology adalah ilmu yang mencakup cryptography dan cryptanalysis.

• Encryption adalah transformasi data kedalam bentuk yang tidak dapat terbaca tanpa sebuah kunci tertentu. Tujuannya adalah untuk meyakinkan privasi dengan menyembunyikan informasi dari orang-orang yang tidak ditujukan, bahkan mereka mereka yang memiliki akses ke data terenkripsi. Dekripsi

merupakan kebalikan dari enkripsi, yaitu transformasi data terenkripsi kembali ke bentuknya semula.

Enkripsi dan dekripsi pada umumnya membutuhkan penggunaan sejumlah informasi rahasia, disebut sebagai kunci. Untuk beberapa mekanisme enkripsi, kunci yang sama digunakan baik untuk enkripsi dan dekripsi; untuk mekanisme yang lain, kunci yang digunakan untuk enkripsi dan dekripsi berbeda. Dua tipe dasar dari teknologi kriptografi adalah symmetric key (secret/private key) cryptography dan asymmetric (public key) cryptography. Pada symmetric key cryptography, baik pengirim maupun penerima memiliki kunci rahasia yang umum. Pada asymmetric key cryptography, pengirim dan penerima masingmasing berbagi kunci publik dan privat.

Kriptografi saat ini lebih dari enkripsi dan dekripsi saja. Otentikasi menjadi bagian dari kehidupan kita sama seperti privasi. Kita menggunakan otentikasi dalam kehidupan sehari-hari, sebagai contoh saat kita menandatangani sejumlah dokumen dan saat kita berpindah ke dunia dimana keputusan dan persetujuan kita dikomunikasikan secara elektronis, kita membutuhkan teknik-teknik untuk otentikasi. Kriptografi menyediakan mekanisme untuk prosedur semacam itu. Digital signature (tanda tangan digital) mengikat dokumen dengan kepemilikan kunci tertentu, sedangkan digital timestamp mengikat dokumen dengan pembuatnya pada saat tertentu.

 2. Searching

Algoritma pencarian (searching algorithm) adalah algoritma yang menerima sebuah argumen kunci dan dengan langkah-langkah tertentu akan mencari rekaman dengan kunci tersebut. Setelah proses pencarian dilaksanakan, akan diperoleh salah satu dari dua kemungkinan, yaitu data yang dicari ditemukan (successful) atau tidak ditemukan (unsuccessful).

Metode pencarian data dapat dilakukan dengan dua cara yaitu pencarian internal (internal searching) dan pencarian eksternal (external searching). Pada pencarian internal, semua rekaman yang diketahui berada dalam pengingat komputer sedangakan pada pencarian eksternal, tidak semua rekaman yang diketahui berada dalam pengingat komputer, tetapi ada sejumlah rekaman yang tersimpan dalam penyimpan luar misalnya pita atau cakram magnetis.

Selain itu metode pencarian data juga dapat dikelompokka menjadi pencarian statis (static searching) dan pencarian dinamis (dynamic searching). Pada pencarian statis, banyaknya rekaman yang diketahui dianggap tetap, pada pencarian dinamis, banyaknya rekaman yang diketahui bisa berubah-ubah yang disebabkan oleh penambahan atau penghapusan suatu rekaman.

Ada dua macam teknik pencarian yaitu pencarian sekuensial dan pencarian biner. Perbedaan dari dua teknik ini terletak pada keadaan data. Pencarian sekuensial digunakan apabila data dalam keadaan acak atau tidak terurut. Sebaliknya, pencarian biner digunakan pada data yang sudah dalam keadaan urut.

Kesimpulan :

1. Algoritma pencarian berurutan digunakan untuk mencari data pada sekumpulan data atau rekaman   yang masih acak

2. Algoritma pencarian biner digunakan untuk mencari data pada sekumpulan data atau rekaman yang  sudah dalam keadaan terurut.

3. Factorising

Multiplying two prime numbers together is a very simple process. Factorising the result back into its two primes, however, is currently still a very time consuming process on classical computers. This result is the basis of the well known cryptographic algorithm RSA. It has been suggested that quantum computers, if ever built, will have the power to reverse this result and to be able to factorise numbers in a shorter time than it would take to multiply them together in the first place, hence making RSA obsolete.

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.

Sebuah komputer kuantum mendapatkan kemampuannya dengan memanfaatkan sifat-sifat kuantum tertentu dari atom ataupun nukleus yang memungkinkan mereka bekerja bersama sebagai suatu bit kuantum, atau "qubit", yang berfungsi sebagai prosesor sekaligus sebagai memori pada waktu yang sama. Dengan  mengarahkan interaksi-interaksi di antara  qubit-qubit, sementara mereka terus diisolasikan dari lingkungan eksternal. Para ilmuwan berhasil membuat sebuah komputer kuantum menjalankan kalkulasi-kalkulasi tertentu, seperti pemfaktoran, dengan kecepatan yang secara eksponensial lebih tinggi dibandingkan  komputer konvensional. Bila kita menggunakan komputer konvensional untuk melakukan pemfaktoran bilangan-bilangan besar, setiap penambahan digit akan melipatduakan waktu yang dibutuhkan untuk menemukan faktor-faktornya. Sebaliknya, waktu untuk melakukan pemfaktoran dengan menggunakan komputer kuantum hanya akan bertambah panjang secara konstan bila sebuah digit ditambahkan ke bilangan yang akan difaktorkan tersebut.

Multiplying two prime numbers together is a very simple process. Factorising the result back into its two primes, however, is currently still a very time consuming process on classical computers. This result is the basis of the well known cryptographic algorithm RSA. It has been suggested that quantum computers, if ever built, will have the power to reverse this result and to be able to factorise numbers in a shorter time than it would take to multiply them together in the first place, hence making RSA obsolete.

4. Simulating

Pada tahun 1982, Feynman menduga bahwa komputer kuantum akan mampu mensimulasikan sistem kuantum mekanik dengan tingkat yang jauh lebih besar akurasi daripada yang mungkin dengan komputer klasik . Hal ini berspekulasi bahwa komputer kuantum dengan beberapa puluhan bit kuantum dapat melakukan simulasi yang akan mengambil jumlah yang tidak layak waktu pada komputer klasik. Hal ini disebabkan penggunaan waktu komputer dan memori tumbuh sebagai suatu fungsi eksponensial dari ukuran dari sistem kuantum yang bersangkutan.

Pada komputer klasik, dinamika sistem kuantum dapat menggunakan pendekatan simulasi. Sebuah komputer kuantum Namun, dapat "diprogram" untuk mensimulasikan perilaku sistem dengan mendorong interaksi antara variabel-nya. Ini meniru karakteristik dari sistem yang bersangkutan. Sebuah komputer kuantum akan, misalnya, memungkinkan "Hubbard Model" (yang menggambarkan pergerakan elektron dalam kristal a) untuk disimulasikan, tugas yang berada di luar lingkup komputer konvensional saat ini.

Conclusion of Quantum Computer :

With classical computers gradually approaching their limit, the quantum computer promises to deliver a new level of computational power. With them comes a whole new theory of computation that incorporates the strange effects of quantum mechanics and considers every physical object to be some kind of quantum computer. A quantum computer thus has the theoretical capability of simulating any finite physical system and may even hold the key to creating an artificially intelligent computer.

The quantum computers power to perform calculations across a multitude of parallel universes gives it the ability to quickly perform tasks that classical computers will never be able to practically achieve. This power can only be unleashed with the correct type of algorithm, a type of algorithm that is extremely difficult to formulate. Some algorithms have already been invented; they are proving to have huge implications on the world of cryptography. This is because they enable the most commonly used cryptography techniques to be broken in a matter of seconds. Ironically, a spin off of quantum computing, quantum communication allows information to be sent without eavesdroppers listening undetected.

For now at least, the world of cryptography is safe because the quantum computer is proving to be vary difficult to implement. The very thing that makes them powerful, their reliance on quantum mechanics, also makes them extremely fragile. The most successful experiments only being able to add one and one together. Nobody can tell if the problems being experienced by researchers can be overcome, some like Dr. Gershenfield are hopeful that they can whilst others believe that the quantum computer will always be to fragile to be practical.

Sumber :

http://id.wikipedia.org/wiki/Kriptografi

kambing.ui.ac.id/bebas/v06/.../124P-04-final2.0-Cryptography.pdf

lecturer.eepis-its.edu/~entin/.../Data%20Structure%20-%20Bab%208.pdf

http://prakom.bps.go.id/?page=3&tgl=200803011948

www.doc.ic.ac.uk/~nd/surprise_97/journal/vol4/spb3/

Read More..

Komputer Kuantum - Komputer Masa Depan

Quantum Computer atau 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), komputer kuantum memiliki potensi untuk melaksanakan berbagai perhitungan secara simultan sehingga jauh lebih cepat dari komputer digital.

Komputer kuantum menggunakan partikel yang bisa berada dalam dua keadaan sekaligus, misalnya atom-atom yang pada saat yang sama berada dalam keadaan tereksitasi dan tidak tereksitasi, atau foton (partikel cahaya) yang berada di dua tempat berbeda pada saat bersamaan. Apa maksudnya ini? Atom memiliki konfigurasispin.Spin atom bisa ke atas (up), bisa pula ke bawah (down). Misalnya saatspin atom mengarah ke atas (up) kita beri lambang 1, sedangkan spin down adalah 0 (seperti dalam sistembinary di komputer digital).

Atom-atom berada dalam keadaan superposisi (memiliki spin up dandown secara bersamaan) sampai kita melakukan pengukuran. Tindakan pengukuran memaksa atom untuk ‘memilih’ salah satu dari kedua kemungkinan itu. Ini berarti sesudah kita melakukan pengukuran, atom tidak lagi berada dalam keadaan superposisi.

Atom yang sudah mengalami pengukuran memilikispin yang tetap: up atau  down. Saat konsep ini diterapkan dalam komputer kuantum, keadaan superposisi  terjadi pada saat proses perhitungan sedang berlangsung. Sistem perhitungan pada  komputer kuantum ini berbeda dengan komputer digital.

Komputer digital melakukan perhitungan secara linier, sedangkan  komputer kuantum melakukan semua perhitungan secara bersamaan (karena ada  multiple states semua perhitungan dapat berlangsung secara simultan di semua  state). Ini berarti ada banyak kemungkinan hasil perhitungan. Untuk mengetahui  jawabannya (hasil perhitungannya) kita harus melakukan pengukuran qubit.

Tindakan pengukuran qubit ini menghentikan proses perhitungan dan memaksa sistem untuk ‘memilih’ salah satu dari semua kemungkinan jawaban yang ada.

Dengan sistem paralelisme perhitungan ini, kita bisa membayangkan betapa cepatnya komputer kuantum. Komputer digital yang paling canggih saat ini (setara dengan komputer kuantum 40 qubit) memiliki kemampuan untuk mengolah semua data dalam buku telepon di seluruh dunia (untuk menemukan satu nomor telepon tertentu) dalam waktu satu bulan. Jika menggunakan komputer kuantum proses ini hanya memerlukan waktu 27 menit!

Ada satu fenomena ‘aneh’ lain dari mekanika kuantum yang juga dimanfaatkan dalam teknologi komputer kuantum:Entanglement. Jika dua atom mendapatkan gaya tertentu (outside force) kedua atom tersebut bisa masuk pada keadaan ‘entangled’. Atom-atom yang saling terhubungkan dalam entanglement ini akan tetap terhubungkan walaupun jaraknya berjauhan.

Analoginya adalah atom-atom tersebut seperti sepasang manusia yang punya ‘telepati’. Jika yang satu dicubit, maka pasangannya (di mana pun ia berada) akan merasa sakit. Perlakuan terhadap salah satu atom mempengaruhi keadaan atom pasangannya. Jika yang satu memiliki spin up (kita baru bisa mengetahuinya setelah melakukan pengukuran) maka kita langsung mengetahui bahwa pasangannya pasti memiliki spin down tanpa kita perlu mengukurnya kembali. Ini melambangkan sistem komunikasi yang super cepat. Komunikasi menggunakan komputer kuantum bisa mencapai kecepatan yang begitu luar biasa karena informasi dari satu tempat ke tempat lain dapat ditransfer secarainstant. Begitu cepatnya sehingga terlihat seakan-akan mengalahkan kecepatan cahaya!

Saat ini perkembangan teknologi sudah menghasilkan komputer kuantum sampai 7 qubit, tetapi menurut penelitian dan analisa yang ada, dalam beberapa tahun mendatang teknologi komputer kuantum bisa mencapai 100 qubit. Kita bisa membayangkan betapa cepatnya komputer masa depan nanti. Semua perhitungan yang biasanya butuh waktu berbulan-bulan, bertahun-tahun, bahkan berabad-abad pada akhirnya bisa dilaksanakan hanya dalam hitungan menit saja jika kita menggunakan komputer kuantum yang super canggih dan super cepat itu.

Di masa mendatang kita akan menggunakan komputer yang tidak lagi tersusun dari transistor-transistor mini seperti sekarang, Komputer kuantum tidak lagi memerlukan chip komputer yang semakin lama semakin padat karena semakin berlipatgandanya jumlah transistor yang dibutuhkan untuk meningkatkan kinerja komputer. Komputer masa depan justru dipenuhi oleh cairan organik sebagai ‘jantung’nya. Cairan organik ini mengandung atom-atom/partikel-partikel yang bisa berada dalam keadaan superposisi tersebut. Ini berarti, kita benar-benar memanfaatkan zat organik alami untuk menjadi ‘kalkulator’ canggih karena ternyata cairan organik dari alam memiliki bakat berhitung!

                                      Gambar  Sistem komputer masa depan

Komputasi Kuantum merupakan suatu bidang multidisplin dan menarik, yang telah menjadi fokus peneletian baik eksperimental maupun teoritis dalam sepuluh tahun terakhir. Diantara sistem-sistem yang diusulkan, misalkan model iop-traps atau rangkaian superkonduktor, Qubits berbasis keadaan padat (solid- states) diasumsikan menjadi kandidat yang menjanjikan bagi pengujian pertama dari Hardware Kuantum.

Peneliti-peneliti dari 3. Physikalischen Instituts Universität Stuttgart dan Harvard University, telah berhasil dalam eksperimennya, yaitu bagaimana cacat titik (poin defect) pada intan (diamond) dapat berfungsi dengan baik sebagai prosessor yang sangat kecil dari kompute kuantum.

Qubits didefinisikan sebagai keadaan spin tunggal (elektorn atau inti). Dengan asumsi ini, memungkikan kita mengeksplorasi waktu koheren yang lama (beberapa detik bagi spin inti pada temperatur-temperatur kirogenik). Disamping itu, transisi optik antara keadaan elektronik dasar dan tereksitasi memungkinkan koppling antara derajat kebebasan spin dengan keadaan medan elektromagnetik. Koppling yang demikian memungkinkan akses keadaan spin ‘read-out’ melalui hamburan foton spin-selective. Konsekuensi logis, kita dapat menggunakan keadaan spin sebagai ‘robust memory’ bagi “flying qubits (foton)”.

Sumber :
http://www.scribd.com/doc/10323333/Komputer-Kuantum 

 

Read More..