Quantum Computation

Pengertian  Quantum Computing

             Merupakan alat hitung yang menggunakan mekanika kuantum seperti superposisi dan keterkaitan, yang digunakan untuk peng-operasi-an 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.

Sejarah singkat

Pada tahun 1970-an pencetusan atau ide tentang komputer kuantum pertama kali muncul oleh para fisikawan dan ilmuwan komputer, seperti 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).

Feynman dari California Institute of Technology yang pertama kali mengajukan dan menunjukkan model bahwa sebuah sistem kuantum dapat digunakan untuk melakukan komputasi. Feynman juga menunjukkan bagaimana sistem tersebut dapat menjadi simulator bagi fisika kuantum.

Pada tahun 1985, Deutsch menyadari esensi dari komputasi oleh sebuah komputer kuantum dan menunjukkan bahwa semua proses fisika, secara prinsipil, dapat dimodelkan melalui komputer kuantum. Dengan demikian, komputer kuantum memiliki kemampuan yang melebihi komputer klasik.

Pada tahun 1995, Peter Shor merumuskan sebuah algoritma yang memungkinkan penggunaan komputer kuantum untuk memecahkan masalah faktorisasi dalam teori bilangan.

Sampai saat ini, riset dan eksperimen pada bidang komputer kuantum masih terus dilakukan di seluruh dunia. Berbagai metode dikembangkan untuk memungkinkan terwujudnya sebuah komputer yang memilki kemampuan yang luar biasa ini. Sejauh ini, sebuah komputer kuantum yang telah dibangun hanya dapat mencapai kemampuan untuk memfaktorkan dua digit bilangan. Komputer kuantum ini dibangun pada tahun 1998 di Los Alamos, Amerika Serikat, menggunakan NMR (Nuclear Magnetic Resonance).

Perkembangan

Setiap Computing apapun pasti mempunyai model yang penting, begitu juga dengan quantum computing. quantum computing mempunyai Empat model utamayang penting dan praktis, dianataranya adalah:

gerbang kuantum array (the quantum gate array )

komputer kuantum satu arah (the one-way quantum computer)

adiabatik komputer kuantum (the adiabatic quantum computer )

komputer kuantum topologi (the topological quantum computer )

Quantum Bit

Pada komputasi quantum, ada keterhubungan dengan biner.  Pada pc dan komputasi quantum sama-sama menggunakan bahasa komputer yang disebut biner. Biner adalah basis 2 dalam bahasa matematika karena hanya terdiri dari dua digit, yaitu 1 dan 0. Dalam komputasi kuantum unit dasar dari informasi adalah qubit (quantum bit). Qubit membentuk dasar dari komputasi kuantum. Qubit dalam komputasi quantum berbeda dari biner yang biasa di gunakan pada pc lama. Misalkan, Dalam komputer klasik mengatakan memiliki dua bit. Kedua bit bisa terdiri dari satu dari kombinasi berikut: 00/01/10/11. Dalam komputasi kuantum, dua qubit juga dapat terdiri dari satu dari keempat kombinasi tersebut di atas yang disebut state bagian dasar komputasi. Sementara sepasang klasik bit dapat menyimpan nomor ini hanya satu per satu, sepasang qubit juga bisa eksis dalam superposisi dari dasar empat state atau antara 0 dan 1. Ini berarti bahwa sepasang qubit secara simultan dapat terdiri dari semua empat state yang mungkin atau kombinasi (00, 01, 10, 11). Dengan demikian, qubit dapat berisi sejumlah besar informasi dan hasil ini dalam komputer kuantum yang secara eksponensial lebih kuat daripada komputer klasik (non-kuantum). Ada empat perangkat kontrol yang dapat digunakan untuk membuat qubit:

-          Perangkap ion

-          Titik-titik kuantum

-          Semiconductor impurities

-          Sirkuit superkonduktor

Entanglement

            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 entanglement: kaitan antara penentuan jam sholat dan quantum entanglement. Mohon maaf bagi yang beragama lain saya hanya bermaksud memberi contoh saja. Mengapa jam sholat dibuat seragam? Karena dengan demikian secara massal banyak manusia di beberapa wilayah secara serentak masuk ke zona entanglement bersamaan.

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 normal yang 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.

Quantum Gates

Quantum Logic Gates, Prosedur berikut menunjukkan bagaimana cara untuk membuat sirkuit reversibel yang mensimulasikan dan sirkuit ireversibel sementara untuk membuat penghematan yang besar dalam jumlah ancillae yang digunakan.

- Pertama mensimulasikan gerbang di babak pertama tingkat.

- Jauhkan hasil gerbang di tingkat d / 2 secara terpisah.

- Bersihkan bit ancillae.

- Gunakan mereka untuk mensimulasikan gerbang di babak kedua tingkat.

- Setelah menghitung output, membersihkan bit ancillae.

- Bersihkan hasil tingkat d / 2.

Setiap perhitungan klasik dapat dipecah menjadi urutan klasik gerbang logika yang bertindak hanya pada bit klasik pada satu waktu, sehingga juga bisa setiap kuantum perhitungan dapat dipecah menjadi urutan gerbang logika kuantum yang bekerja pada hanya beberapa qubit pada suatu waktu. Perbedaan utama adalah bahwa gerbang logika klasik memanipulasi nilai bit klasik, 0 atau 1, gerbang kuantum dapat sewenang-wenang memanipulasi nilai kuantum multi-partite termasuk superposisi dari komputasi dasar yang juga dilibatkan. Jadi gerbang logika kuantum perhitungannya jauh lebih bervariasi daripada gerbang logika perhitungan klasik.

Algoritma pada Quantum Computing

            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.

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, jika disandikan 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 paralel sehingga kerja pemecahan ini tidaklah efektif.

Algoritma Grover

Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian linear klasik untuk list tak terurut. Algoritma Grover menggambarkan bahwa dengan menggunakan pencarian model kuantum, pencarian dapat dilakukan lebih cepat dari model komputasi klasik. Dari banyaknya algoritma kuantum, algoritma grover akan memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas yang tinggi. Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan mengulangi algoritma. Algoritma Grover juga dapat digunakan untuk memperkirakan rata-rata dan mencari median dari serangkaian angka, dan untuk memecahkan masalah Collision.

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.

Essential Elements Teori Quantum:

Energi, seperti materi, terdiri dari unit diskrit, bukan hanya sebagai gelombang terus menerus. Dasar partikel dari kedua energi dan materi, tergantung pada kondisi, mungkin berperilaku seperti baik partikel atau gelombang. Gerakan partikel dasar secara inheren acak, dan, dengan demikian, tak terduga. Pengukuran simultan dari dua nilai komplementer, seperti posisi dan momentum suatu partikel dasar, adalah inescapably cacat, nilai yang lebih tepat diukur, semakin cacat akan menjadi pengukuran nilai lain

Quantum Programming

Mungkin bahkan lebih menarik daripada daya semata-mata komputasi kuantum adalah kemampuan yang menawarkan untuk menulis program dengan cara yang sama sekali baru. Sebagai contoh, sebuah komputer kuantum bisa menggabungkan urutan program yang akan di sepanjang baris "mengambil semua superposisi dari semua perhitungan sebelumnya" - sesuatu yang tidak berarti dengan komputer klasik - yang akan memungkinkan cara-cara yang sangat cepat untuk memecahkan masalah matematika tertentu , seperti faktorisasi jumlah besar, salah satu contoh yang kita bahas di bawah ini.

Ada dua keberhasilan penting sejauh ini dengan pemrograman kuantum. Yang pertama terjadi pada tahun 1994 oleh Peter Shor, (sekarang di AT & T Labs) yang mengembangkan sebuah algoritma kuantum yang efisien bisa menguraikan pd pengali jumlah besar. Ini pusat pada sistem yang menggunakan teori bilangan untuk memperkirakan periodisitas dari urutan nomor besar. Terobosan besar lainnya terjadi dengan Lov Grover dari Bell Labs pada tahun 1996, dengan algoritma yang sangat cepat yang terbukti menjadi yang tercepat mungkin untuk mencari melalui database tidak terstruktur. Algoritma ini sangat efisien sehingga hanya membutuhkan rata-rata, sekitar akar N persegi (dimana N adalah jumlah total elemen) pencarian untuk menemukan hasil yang diinginkan, sebagai lawan pencarian dalam komputasi klasik, yang pada kebutuhan rata-rata N / 2 pencarian.

Superposisi

                Bayangkan sebuah qubit sebagai elektron dalam medan magnet. spin elektron tersebut mungkin baik sejalan dengan bidang, yang dikenal sebagai negara-up spin, atau sebaliknya ke lapangan, yang dikenal sebagai negara-down spin. Mengubah spin elektron dari satu negara ke lain dicapai dengan menggunakan pulsa energi, seperti dari laser - mari kita berkata, bahwa kita menggunakan 1 unit energi laser. Tapi bagaimana kalau kita hanya menggunakan setengah unit energi laser dan benar-benar mengisolasi partikel dari segala pengaruh eksternal? Menurut hukum kuantum, partikel kemudian memasuki superposisi negara, di mana ia berperilaku seolah-olah itu di kedua negara secara bersamaan. Setiap qubit dimanfaatkan bisa mengambil suatu superposisi dari kedua 0 dan 1. Dengan demikian, jumlah perhitungan bahwa sebuah komputer kuantum dapat melakukan adalah 2 ^ n, dimana n adalah jumlah qubit yang digunakan. Sebuah komputer kuantum terdiri dari 500 qubit akan memiliki potensi untuk melakukan 2 ^ 500 perhitungan dalam satu langkah. Ini adalah nomor awesome - 2 ^ 500 adalah atom jauh lebih daripada yang terdapat di alam semesta (ini pemrosesan paralel benar - klasik komputer saat ini, bahkan disebut prosesor paralel, masih hanya benar-benar melakukan satu hal pada suatu waktu: hanya ada dua atau lebih dari mereka melakukannya). Tapi bagaimana partikel-partikel ini berinteraksi dengan satu sama lain? Mereka akan melakukannya melalui belitan kuantum. 

Keterkaitan Partikel (seperti foton, elektron, atau qubit) yang berinteraksi di beberapa titik mempertahankan jenis koneksi dan dapat dijerat dengan satu sama lain dalam pasangan, dalam proses yang dikenal sebagai korelasi. Mengetahui keadaan spin dari satu partikel terjerat - atas atau bawah - memungkinkan seseorang untuk mengetahui bahwa spin dari pasangannya adalah dalam arah yang berlawanan. Bahkan lebih menakjubkan adalah pengetahuan yang, karena fenomena superpostition, partikel diukur tidak memiliki arah spin tunggal sebelum diukur, namun secara bersamaan di kedua spin-up dan keadaan spin-down. Keadaan spin dari partikel yang diukur diputuskan pada saat pengukuran dan dikomunikasikan kepada partikel berkorelasi, yang sekaligus mengasumsikan berputar arah berlawanan dengan yang partikel diukur. Ini adalah fenomena nyata (Einstein menyebutnya "aksi seram pada jarak"), mekanisme yang tidak bisa, belum, dijelaskan dengan teori apapun - itu hanya harus diambil seperti yang diberikan. Keterkaitan kuantum memungkinkan qubit yang dipisahkan oleh jarak yang luar biasa untuk berinteraksi satu sama lain secara instan (tidak terbatas pada kecepatan cahaya). Tidak peduli seberapa besar jarak antara partikel berkorelasi, mereka akan tetap terjerat selama mereka terisolasi. 

Secara keseluruhan, superposisi kuantum dan belitan menciptakan daya komputasi sangat ditingkatkan. Apabila suatu register 2-bit di komputer biasa dapat menyimpan hanya satu dari empat konfigurasi biner (00, 01, 10, atau 11) pada waktu tertentu, daftar 2-qubit dalam sebuah komputer kuantum dapat menyimpan semua empat nomor-nomor secara bersamaan, karena qubit masing-masing mewakili dua nilai. Jika qubit yang lebih banyak, peningkatan kapasitas diperluas secara eksponensial.

Perkembangan lebih lanjut Teori Quantum

Niels Bohr mengusulkan interpretasi Copenhagen dari teori kuantum, yang menyatakan bahwa partikel adalah apa pun yang diukur harus (misalnya, gelombang atau partikel a) tetapi itu tidak dapat dianggap memiliki sifat tertentu, atau bahkan ada, sampai diukur. Singkatnya, Bohr mengatakan bahwa realitas obyektif tidak ada. Ini berarti dengan prinsip yang disebut superposisi yang menyatakan bahwa sementara kita tidak tahu apa keadaan objek apapun, sebenarnya di semua negara yang mungkin secara bersamaan, selama kita tidak melihat untuk memeriksa. 

Untuk menggambarkan teori ini, kita dapat menggunakan analogi yang terkenal dan agak kejam Schrodinger's Cat. Pertama, kami memiliki kucing hidup dan tempatkan dalam kotak memimpin tebal. Pada tahap ini, tidak ada pertanyaan bahwa kucing masih hidup. Kami kemudian melemparkan dalam botol sianida dan segel kotak. Kami tidak tahu apakah kucing hidup atau jika telah melanggar kapsul sianida dan mati. Karena kita tidak tahu, kucing adalah baik mati dan hidup, menurut hukum kuantum - dalam superposisi negara. Hanya ketika kita membuka kotak dan melihat apa kondisi kucingnya ada di bahwa superposisi terputus, dan kucing harus baik hidup atau mati.

Interpretasi kedua adalah teori kuantum atau banyak-dunia teori multiverse. Ini memegang bahwa segera setelah potensi ada untuk objek apapun untuk berada dalam keadaan apapun, alam semesta itu transmute objek menjadi serangkaian alam semesta paralel sama dengan jumlah negara yang mungkin di mana objek dapat eksis, dengan alam semesta masing-masing berisi negara yang unik mungkin satu objek itu. Selain itu, ada mekanisme untuk interaksi antara alam semesta yang entah bagaimana memungkinkan semua negara untuk dapat diakses dengan cara tertentu dan untuk semua negara mungkin akan terpengaruh dalam beberapa cara. Stephen Hawking dan almarhum Richard Feynman adalah di antara para ilmuwan yang telah menyatakan preferensi untuk teori banyak-dunia. 

Yang pernah satu argumen memilih, prinsip bahwa, dalam beberapa cara, satu partikel bisa ada di berbagai negara membuka implikasinya yang mendalam untuk komputasi. Sebuah Perbandingan Klasik dan Quantum Computing mengandalkan komputasi klasik, pada tingkat teratas, pada prinsip-prinsip yang diungkapkan oleh aljabar Boolean, beroperasi dengan (biasanya) 7-mode gerbang logika prinsip, meskipun mungkin ada dengan hanya tiga mode (yang DAN, TIDAK, dan COPY). Data harus diproses dalam keadaan biner eksklusif pada setiap saat - yaitu, baik 0 (off / false) atau 1 (on / true). Nilai-nilai adalah digit biner, atau bit. Jutaan transistor dan kapasitor di jantung komputer hanya bisa dalam satu negara pada titik apapun. Sedangkan saat itu setiap transistor atau kapasitor perlu baik dalam 0 atau 1 sebelum beralih menyatakan sekarang diukur dalam miliar detik, masih ada batas untuk berapa cepat perangkat ini dapat dibuat untuk beralih negara. Ketika kami maju ke sirkuit yang lebih kecil dan lebih cepat, kita mulai mencapai batas fisik material dan ambang untuk hukum klasik fisika untuk diterapkan. Di luar ini, dunia kuantum mengambil alih, yang membuka potensi sebagai besar sebagai tantangan yang disajikan. Komputer Quantum, sebaliknya, dapat bekerja dengan modus logika gerbang-dua: XOR dan mode kami akan menelepon QO1 (kemampuan untuk mengubah 0 menjadi superposisi 0 1, dan gerbang logika yang tidak bisa eksis dalam komputasi klasik) . Dalam komputer kuantum, sejumlah elemen partikel seperti elektron atau foton dapat digunakan (dalam praktek, keberhasilan juga telah dicapai dengan ion), baik dengan biaya atau polarisasi bertindak sebagai representasi dari 0 dan / atau 1. Setiap partikel ini dikenal sebagai bit kuantum, atau qubit, sifat dan perilaku partikel-partikel ini membentuk dasar perhitungan kuantum. Dua aspek yang paling relevan fisika kuantum adalah prinsip-prinsip superposisi dan belitan.

Beberapa masalah dengan komputasi kuantum adalah sebagai berikut:

Interferensi - Selama tahap perhitungan perhitungan kuantum, gangguan sekecil apapun dalam sebuah sistem kuantum (mengatakan foton tersesat atau gelombang radiasi EM) menyebabkan perhitungan kuantum runtuh, sebuah proses yang dikenal sebagai de-koherensi. Sebuah komputer kuantum harus benar-benar terisolasi dari semua gangguan eksternal selama tahap perhitungan. Beberapa keberhasilan telah dicapai dengan penggunaan qubit dalam medan magnet kuat, dengan penggunaan ion.

Koreksi kesalahan - Karena benar-benar mengisolasi sistem kuantum terbukti sangat sulit,sistem koreksi kesalahan untuk perhitungan kuantum telah dikembangkan. Qubit tidak bit data digital, sehingga mereka tidak dapat menggunakan konvensional (dan sangat efektif) koreksi kesalahan, seperti metode triple berlebihan. Mengingat sifat dari komputasi kuantum, koreksi kesalahan ultra kritis - bahkan satu kesalahan dalam perhitungan dapat menyebabkan validitas perhitungan seluruh runtuh. Telah ada kemajuan di bidang ini, dengan koreksi kesalahan algoritma dikembangkan yang memanfaatkan 9 qubit (1 komputasi dan 8 pemasyarakatan). Baru-baru ini, ada sebuah terobosan oleh IBM yang membuat hubungannya dengan total 5 qubit (1 komputasi dan 4 pemasyarakatan).

Memperhatikan Output - erat terkait dengan di atas dua, mengambil data keluaran setelah perhitungan kuantum adalah risiko selesai merusak data. Dalam sebuah contoh dari sebuah komputer kuantum dengan 500 qubit, kita memiliki 1 dalam 2 ^ 500 kesempatan mengamati output benar jika kita mengukur output. Jadi, apa yang dibutuhkan adalah suatu metode untuk memastikan bahwa, segera setelah semua perhitungan dibuat dan tindakan observasi berlangsung, nilai diamati akan sesuai dengan jawaban yang benar. Bagaimana hal ini dapat dilakukan? Ini telah dicapai oleh Grover dengan algoritma pencarian database-nya, yang bergantung pada bentuk khusus "gelombang" dari kurva probabilitas yang melekat dalam komputer kuantum, yang menjamin, setelah semua perhitungan selesai, tindakan pengukuran akan melihat keadaan kuantum decohere ke jawaban yang benar.

Meskipun ada banyak masalah untuk mengatasi, terobosan dalam 15 tahun terakhir, dan terutama dalam 3 terakhir, telah membuat beberapa bentuk komputasi kuantum praktis tidak layak, tapi ada banyak perdebatan mengenai apakah ini kurang dari satu dekade lagi atau seratus tahun ke depan. Namun, potensi bahwa teknologi ini menawarkan banyak menarik minat luar biasa baik dari pemerintah dan sektor swasta. aplikasi Militer mencakup kemampuan untuk memecahkan kunci enkripsi melalui pencarian kekerasan, sedangkan aplikasi sipil berkisar dari pemodelan DNA untuk analisis ilmu material yang kompleks. Ini adalah potensi ini yang cepat mendobrak hambatan untuk teknologi ini, tapi apakah semua hambatan bisa pecah, dan ketika, sangat banyak pertanyaan terbuka.

Sumber :

-          http://quantumstudyclub.blogspot.com/2008/03/quantum-computer.html

-          http://flashintata.blogspot.com/2013/05/quantum-computation.html

-          http://www.komputasi.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1152643054

-          http://en.wikipedia.org/wiki/Grover’s_algorithm

-          http://annisa-anggi.blogspot.com/2014/04/implementasi-quantum-computing.html

-          http://wayansuryaadi.blogspot.com/2014/05/quantum-computing.html

-          https://amoekinspirasi.wordpress.com/2014/05/15/pengertian-quantum-computing-dan-     implementasinya/

-          http://gregoriousvalentine.blogspot.com/2014/06/quantum-computation.html

-          http://task-campus.blogspot.com/2013/06/pengantar-quantum-computation.html

Cloud Computing

Pengertian Cloud Computing

Cloud Computing (Komputasi awan) adalah gabungan pemanfaatan teknologi komputer (komputasi) dan pengembangan berbasis Internet (awan). Awan (cloud) adalah metefora dari internet, sebagaimana awan yang sering digambarkan di diagram jaringan komputer. Komputasi awan (Cloud Computing) adalah suatu konsep umum tren teknologi terbaru lain yang dikenal luas mencakup SaaS, Web 2.0 dengan tema umum berupa ketergantungan terhadap Internet untuk memberikan kebutuhan komputasi pengguna. Sebagai contoh, Google Apps menyediakan aplikasi bisnis umum secara daring yang diakses melalui suatu penjelajah web dengan perangkat lunak dan data yang tersimpan di server.Cloud computing pada dasarnya adalah menggunakan Internet-based service untuk men-support business process. Internet Computing / Cloud Computing adalah suatu paradigma dimana informasi secara permanen tersimpan di server internet dan tersimpan secara sementara di komputer pengguna (client) termasuk di dalamnya adalah desktop, komputer tablet, notebook, handheld, sensor-sensor, monitor dan lain-lain.

            Gartner mendefinisikannya sebagai “sebuah cara komputasi ketika layanan berbasis TI yang mudah dikembangkan dan lentur disediakan sebagai sebuah layanan untuk pelanggan menggunakan teknologi Internet.”Forester mendefinisikannya sebagai “standar kemampuan TI, seperti perangkat lunak, platform aplikasi, atau infrastruktur, yang disediakan menggunakan teknologi Internet dengan cara swalayan dan bayar-per-pemakaian.”

Agar lebih mudah membayangkan skema Cloud Computing, silahkan lihat ilustrasi berikut: 

KELEBIHAN CLOUD COMPUTING

Cloud computing memiliki prospek yang bagus terutama saat ditinjau dari manfaat ekonomisnya.Alih-alih membeli perangkat lunak yang mahal, perusahaan dapat menghemat biaya dengan memilih layanan cloud computing sebagai gantinya.Itu sebab, cloud computing merupakan evolusi komputasi dan internet yang potensinya bisa dimanfaatkan untuk tidak hanya berbagi informasi tetapi juga jasa.Semua pembagian sumber daya dalam cloud computing menjadi mungkin melalui konsep ‘Application Programming Interface’ atau API yang membuat interaksi antara program komputer dari platform yang berbeda menjadi mungkin.Salah satu contoh aplikasi cloud computing adalah fitur Google Documents. Cloud computing akan mengoptimalkan penggunaan sumber daya.Banyak perusahaan yang lebih memilih solusi cloud computing karena mengurangi biaya dan menyediakan solusi komputasi paling optimal.

KEKURANGAN  CLOUD COMPUTING

Hal yang paling wajib dalam komputasi awan adalah koneksi internet, internet bisa dibilang jalan satu-satunya jalan menuju komputasi awan, ketika tidak ada koneksi internet ditempat kita berada maka jangan harap bisa menggunakan sistem komputasi awan. Hal ini masih menjadi hambatan khsusnya bagi Indonesia, karena belum semua wilayah di tanah air terjangkau oleh akses internet, ditambah lagi sekalipun ada koneksinya belum stabil dan kurang memadai.

Kerahasiaan dan keamanan adalah salah satu hal yang paling diragukan pada komputasi awan. Kok bisa ?, sangat bisa. Dengan menggunakan sistem komputasi awan berarti kita mempercayakan sepenuhnya atas keamanan dan kerahasiaan data-data kepada perusahaan penyedia server komputasi awan. Contoh paling sederhana adalah ketika sobat menyimpan foto-foto sobat di facebook dengan beberapa konfigurasi privasi yang diberikan kepada kita, maka selebihnya kita mempercayakan keamanan file-file tersebut kepada facebook. Andaikata foto-foto tersebut hilang kita tidak bisa menuntut karena kita memanfaatkan jasa trsebut secara cuma-cuma alias gratis. Saat ini sudah mulai banyak perusahaan-perusahaan penyedia sewa hosting (server) penyimpanan file semisal 4shared, Indowebster, Ziddu, dan lain-lain, ada yang gratis dan juga yang berbayar.

Kualitas server komputasi awan adalah salah satu pertimbangan terpenting sebelum kita memutuskan untuk menyediakan jasa penyedia server komputasi awan. Bukan tidak mungkin kita akan dirugikan ketik server tempat dimana kita menyimpan file atau akses program sewaktu-waktu akan down atau berperforma buruk, alih-alih kita semakin dimudahkan dengan komputasi awan justru kita malah dirugikan karena kualitas server yang buruk.

Karakteristik Cloud Computing:

1.      On-Demand Self-Services

Merupakan  sebuah  layanan  cloud  computing  yang  harus dapat dimanfaatkan oleh para pengguna  melalui  beberapa  mekanisme  swalayan dan dapat langsung tersedia pada saat dibutuhkan oleh para pengguna.

2.   Broad Network Access

 Merupakan  sebuah  layanan  cloud  computing harus bisa diakses dari kapan saja, dimana

saja,  dengan software apa pun, yang terpenting kita terhubung ke jaringan internet. Misal

Handphone, tablet.

3.   Resource Pooling

   Merupakan  sebuah layanan cloud computing yang harus tersedia secara terpusat dan bisa

membagi sumber daya secara cepat dan efisien.

4. Rapid Elasticity

    Merupakan  sebuah  layanan cloud computing yang harus dapat menaikan dan menurunkan

 kapasitas sesuai dengan kebutuhan server dan pengguna.

5. Measured Service

    Merupakan  sebuah  layanan  cloud  computing  yang  harus  disediakan secara terukur dan teratur, karena ini akan dilakukan dalam proses pembayaran.

Ada tiga poin utama yang diperlukan dalam implementasi cloud computing, yaitu :

1.     Computer Front End,  biasanya merupakan computer PC biasa.

2.     Computer  Back  End,  dalam  skala  besar  bisa berupa server computer yang dilengkapi

        dengan  data  center  dalam  rak-rak  besar.  Pada  umumnya  computer  back  end  harus

        mempunyai kinerja yanh tinggi, karena harus melayani, mungkin hinggga ribuan

        permintaan data.

3.     Penghubung  antara keduanya, bisa berupa jaringan LAN atau internet. Semua pengguna

        computer  yang   pernah  mengakses  internet,  secara sadar atau tidak sadar pasti pernah

        melakukan  cloud  computing. Pasti semua pengguna internet pernah mengakses google.

        Ketika  penguna  mengakses google sebenernya dia sedang melakukan cloud computing.

Virtualisasi

Virtualisasi merupakan sebuah teknik untuk menyembunyikan karakteristik fisik dari sumber daya komputer dari bagaimana cara sistem lain, aplikasi atau pengguna berinteraksi dengan sumber daya tersebut. Hal ini termasuk membuat sebuah sumber daya tunggal (seperti server, sebuah sistem operasi, sebuah aplikasi, atau peralatan penyimpanan terlihat berfungsi sebagai beberapa sumber daya logikal; atau dapat juga termasuk definisi untuk membuat beberapa sumber daya fisik (seperti beberapa peralatan penyimpanan atau server) terlihat sebagai satu sumber daya logical.

Virtualisasi sendiri dibagi menjadi 3, yaitu:

1.        Full Virtualization. Menggunakan aplikasi khusus yang disebut Hypervisor untuk proses virtualisasi. Hypervisor berinteraksi langsung dengan semberdaya yang ada pada host server, Hypervisor juga menjadi jembatan antara komputer guest dengan komputer host. Hypervisor membagi sumberdaya server secara independen pada setiap komputer guest, sehingga setiap komputer guest memeliki sistem operasi yang berbeda-beda.

 2.        Para Virtualization. Jenis ini menggunakan pendekatan yang sedikit berbeda. Berbeda dengan full virtualization, host dan guest pada para virtualizaiton dapat mengetahui keberadaan komputer virtual lain pada server yang sama. Hypervisor disini digunakan untuk mengelola komputer guest yang tidak memerlukan sumberdaya yang besar, karena setiap sistem operasi menerima informasi tentang kebutuhan sistem operasi lain yang ada pada satu komputer host.

3.       Virtualization at the OS level. Tidak menggunakan teknologi hypervisor melainkan menjalankan semua fungsi virtualisasi pada komputer host Yang menjadi pemasalahan besar pada implemenatasi jenis ini adalah semua komputer guest harus menggunakan sistem operasi yang sama dengan komputer host. Sehingga jenis ini disebut Homogen.

Komputasi Grid

Komputasi  Grid adalah sebuah penggunaan sumber daya yang melibatkan banyak komputer yang terdistribusi dan terpisah secara geografis untuk memecahkan persoalan komputasi dalam skala besar. Komputasi grid juga dapa disebut sebagai sebuah infrastruktur perangkat keras dan perangkat lunak yang menyediakan akses yang bisa diandalkan, konsisten, tahan lama dan tidak mahal terhadap kemampuan komputasi mutakhir yang tersedia. Grid computing merupakan sebuah sistem komputasi terdistribusi, yang memungkinkan seluruh sumber daya (resource) dalam jaringan, seperti pemrosesan, bandwidth jaringan, dan kapasitas media penyimpan, membentuk sebuah sistem tunggal secara virtual.

Jenis-jenis atau komponen-komponen grid computing adalah:

Gram (Grid Resources Allocation & Management)

            Komponen ini dibuat untuk mengatur seluruh sumberdaya komputasi yang tersedia dalam sebuah sistem komputasi grid. Pengaturan ini termasuk eksekusi program pada seluruh komputer yang tergabung dalam sistem komputasi grid, mulai dari inisiasi, monitoring, sampai dengan penjadwalan dan koordinasi antar proses yang terjadi dalam sistem tersebut.

RFT/GridFTP(Reliable File Transfer/Grid File Transfer Protocol)

            Komponen ini dibuat agar pengguna dapat mengakses data yang berukuran besar dari semua simpul komputasi yang telah tergabung dalam sebuah sistem komputasi secara efisien. Hal ini tentu saja berpengaruh karena kinerja komputasi tidak hanya bergantung pada kecepatan komputer yang tergabung dalam mengeksekusi program, tapi juga seberapa cepat data yang dibutuhkan dapat diakses.

MDS (Monitoring and Discovery Service)

            Komponen ini dibuat untuk memonitoring proses komputasi yang sedang dijalankan agar dapat mendeteksi masalah yang timbul dengan segera.  Sedangkan fungsi disovery dibuat agar pengguna mampu mengetahui keberadaan sumber daya komputasi beserta karakteristiknya.

GSI (Grid Security Infrastructure)

            Komponen ini dibuat untuk mengamankan sistem komputasi grid secara keseluruhan. Komponen ini membedakan teknologi GT4 dengan teknologi-teknologi sebelumnya. Dengan menerapkan mekanisme keamanan yang tergabung dengan komponen-komponen komputasi grid lainnya, sistem ini dapat diakses secara luas tanpa sedikitpun mengurangi tingkat keamanannya. Sistem keamanan ini dibangun dengan segala komponen yang telah diuji, mencakup proteksi data, autentikasi, delegasi dan autorisasi.

Distributed Computation dalam Cloud Computing

Komputasi Terdistribusi merupakan salah satu tujuan dari Cloud Computing, karena menawarkan pengaksesan sumber daya secara paralel, para pengguna juga bisa memanfaatkannya secara bersamaan (tidak harus menunggu dalam antrian untuk mendapatkan pelayanan), terdiri dari banyak sistem sehingga jika salah satu sistem crash, sistem lain tidak akan terpengaruh dan juga dapat menghemat biaya operasional karena tidak membutuhkan sumber daya (resourches).

Map Reduce dan NoSQL (Not Only SQL)

Map Reduce danNoSQL (Not Only SQL) adalah sebuah pemogramaan framework guna untuk membantu user mengembangankan sebuah data yang ukuran besar dapat terdistribusi satu sama lain. Map-Reduce adalah salah satu konsep teknis yang sangat penting di dalam teknologi cloud terutama karena dapat diterapkannya dalam lingkungan distributed computing. Dengan demikian akan menjamin skalabilitas aplikasi kita.

Salah satu contoh penerapan nyata map-reduce ini dalam suatu produk adalah yang dilakukan Google. Dengan inspirasi dari functional programming map dan reduce Google bisa menghasilkan filesystem distributed yang sangat scalable, Google Big Table. Dan juga terinspirasi dari Google, pada ranah open source terlihat percepatan pengembangan framework lainnya yang juga bersifat terdistribusi dan menggunakan konsep yang sama, project open source tersebut bernama Apache Hadoop.

NoSQL adalah istilah untuk menyatakan berbagai hal yang didalamnya termasuk database sederhana yang berisikan key dan value seperti Memcache, ataupun yang lebih canggih yaitu non-database relational seperti MongoDB, Cassandra, CouchDB, dan yang lainnya.

Wikipedia menyatakan NoSQL adalah sistem menejemen database yang berbeda dari sistem menejemen database relasional yang klasik dalam beberapa hal. NoSQL mungkin tidak membutuhkan skema table dan umumnya menghindari operasi join dan berkembang secara horisontal. Akademisi menyebut database seperti ini sebagai structured storage, istilah yang didalamnya mencakup sistem menejemen database relasional.

NoSQL

Nosql adalah sebuah memcache dari bagian database sederhana yang berisi key dan value. Database ini bersifat struktur storage dimana sistem databasenya yang berbeda dengan sistem database relasional. Nosql tidak membutuhkan skema table dan menghindari operasi join dan berkembang secara horizontal. Selain itu NoSQL merupakan suatu bahasan yang jauh dari arti kata yang dibaca. Tidak berarti tanpa sql query. Melainkan bagaimana suatu sql query digunakan seminimal mungkin dalam suatu program database. Dengan memanfaatkan teknologi NoSQL ini, diharapkan mampu mengurangi beban server. Selain itu, hal ini juga memudahkan programmer dalam membuat suatu program dan proses pengembangannya. Penjelasan lebih mengenai NoSQL database akan dijelaskan pada sub bab dibawah ini.

Database NoSQL, juga disebut Not Only SQL, adalah sebuah pendekatan untuk pengelolaan datadan desain database yang berguna untuk set yang sangat besar data terdistribusi. NoSQL, yang mencakup berbagai teknologi dan arsitektur, berusaha untuk memecahkan masalah skala bilitas dan kinerja data yang besar yang database relasional tidak dirancang untuk menangani.NoSQL ini sangat berguna ketika perusahaan perlu untuk mengakses dan menganalisis sejumlah besar data terstruktur atau data yang disimpan dari jarak jauh pada beberapa virtual server di awan.

Berlawanan dengan kesalahpahaman yang disebabkan oleh namanya, NoSQL tidak melarangbahasa query terstruktur (SQL) Meskipun benar bahwa beberapa sistem NoSQL sepenuhnya non-relasional, yang lain hanya menghindari fungsi relasional dipilih seperti skema tabel tetap dan bergabung dengan operasi. Sebagai contoh, daripada menggunakan tabel, database NoSQL mungkin mengatur data menjadi objek, kunci / nilai berpasangan atau tupel.

Perbedaan Jaringan Komputer dengan Cloud Computing

            Cloud computing bukanlah jaringan komputer. karenakan dalam jaringan komputer aplikasi/ dokumen tersimpan pada server perusahaan dan  yang hanya dapat diakses melalui jaringan komputer perusahaan.

    Cloud computing lebih besar dari jaringan komputer. Karena melibatkan lebih banyak  perusahaan,  server,  dan jaringan sementara  Jaringan  komputerm hanya dapat diakses pada jaringan komputer perusahaan itu sendiri.

            Pada Cloud  Computing - cloud services dan storage dapat diakses dari mana saja selama terdapat koneksi internet.

Evolusi Model Computing

Cloud computing adalah next generation internet computing dan next generation data centers  hasil inovasi  pengembangan dari teknologi  komputing sebelumnya seperti grid computing, utility computing dan software as a services dan lain-lain.

Cloud Computing menggunakan kombinasi  teknologi processor baru berkecepatan tinggi, tenologi virtualiasi, distributed storage, broadband internet access, automated management serta  server yang tidak  terlalu mahal.

Utility Computing

Utility computing adalah suatu model bisnis penyediaan aplikasi sumber daya infrastruktur IT kuhususnya berkaitan dengan ‘price model”. Utility computing sering menggunakan infrastuktur cloud computing tetapi tidak harus utility computing  dapat mengadopsi price model dari yang lain.

Hubungan Cloud Computing dan Model Computing lainnya

            Cloud computing telah menjadi perbicangan hangat di dunia industri beberapa tahun terkahir ini, dan sedikit banyak selalu bersinggungan dengan istilah-istilah teknologi sebelumnya   :

a. grid computing,

b. utility computing,

c. virtualization,

d. Server cluster,

e. dedicated server dan

f.  collocation.

g. Infrastruktur cloud computing menggunakan teknologi virtualisasi yang  dibangun

    berbasis server cluster dan memiliki relasi  dengan grid computing dan utility

    computing yang digunakan untuk berkompetisi dengan dedicated server dan collocation.

Komponen Cloud Computing

Komponen dasar:

a.      Clients : LAN, Lapotop , PC, Mobile phone, PDA, dll

b.      Data Center

c.      Hw : Kumpulan server di sebuah gedung

d.      Sw: Virtuallizing server

e.      Distributed Server

f.       Server-server yg tersebar di beberapa lokasi

Komponen lain:

a.      Cloud Application “ Sw

b.      Cloud Services : Produk layanan dan slousi

c.      Cloud Platform  : Hw & Sw

d.      Cloud Storage

e.      Cloud Infrastructure

f.       Cloud Client ; adalah seperangkat  komputer ataupun software yang didisain secara

         khusus untuk penggunaan layanan berbasis cloud computing

g.      Mobile ; Windows mobile, Symbian, dan lain-lain

h.      Thin Client ; Windows terminal service, CherryPal, dll

i.       Thick Client ; Internet explorer, Firefox, dll

j.       Cloud Services ; adalah produk layanan dan solusi yang dipakai dan disampaikan

         secara real time melalui media internet.

Contoh yang paling populer adalah :

a.      Identitas ; OpenID, Oauth, dan lain-lain

b.      Integration ; Amazon Simple Queue Service, dll

c.      Payment ; Paypal, Google Chekout, dll

d.      Mapping ; Google Maps, Yahoo ! Maps,

e.      Cloud Client ; adalah seperangkat  komputer ataupun software yang didisain secara

         khusus untuk penggunaan layanan berbasis cloud computing.

F.      Mobile ; Windows mobile, Symbian, dan lain-lain

g.      Thin Client ; Windows terminal service, CherryPal, dll

h.      Thick Client ; Internet explorer, FireFox, dll

i.       Cloud Services ; adalah produk layanan dan solusi yang dipakai dan disampaikan

         secara real time melalui media internet.

Contoh yang paling populer adalah :

a.       Identitas ; OpenID, Oauth, dan lain-lain

b.      Integration ; Amazon Simple Queue Service, dll

c.      Payment ; Paypal, Google Chekout, dll

d.      Mapping ; Google Maps, Yahoo ! Maps,

e.      Cloud Storage ; Melibatkan proses penyampaian penyimpanan data sebagai sebuah

         layanan, misalnya

f.       Database ; Google Big Table,  Amazon SimpleDB

g.      Network Attached Storage ; Nirvanix CloudNAS, Mobile Me iDisk.

h.      Cloud Infrastructure ; merupakan penyampaian infrastruktur kemampuan sebuah

         layanan,

Contohnya  :

a.      Grid Computing ; Sun Grid

b.      Full Virtualization ; GoGrid , Skytap

c.      Compute ; Amazon Elastic Compute Cloud

Fitur-fitur Cloud Computing

1.      Self-healing

2.      Multi-tenancy

3.      Virtualized

4.      Linearly Scalable

5.      Resource Monitor and measure

6.      Resource registration and discovery

Cloud Computing bagi Service Provider, yaitu :

1.    Cepat menyediakan layanan

2.    Mengurangi skala server

3.    Meningkatkan tingkat utilisasi resources

4.    Memperbaiki efisiensi pengelolaan

5.    Biaya pemeliharaan lebih rendah

6.    Lokasi infrastruktur di area biaya gedung dan listrik yang rendah

7.    Memberikan ‘business continuity service’

8.    Meningkatkan efisiensi manajemen operasional

9.    Meningkatkan ‘service level’

10.  Arsitektur yang kompleks

11.  Mengubah model binis dan tingkat kepercayaan

Sumber :

1.      http://septia-lutfi-12120-01.blogspot.com/2013/12/makalah-cloud-computing_2017.html

2.      http://putrifebiani.blogspot.com/2014/05/distributed-computation-dalam-cloud.html

3.      http://putrifebiani.blogspot.com/2014/05/map-reduce-dan-nosql.html

4.      http://www.it-newbie.com/2014/08/pengertian-dan-fungsi-teknologi-cloud.html

5.      http://nandanote.blogspot.com/2014/07/perbedaan-antara-virtualisasi-dan-cloud.html

6.      http://kitatkj2.blogspot.com/2014/05/pengertian-cloud-computing.html