I. Artikel Pengantar Quantum Computation
- Pendahuluan
Pada kali ini saya akan membahas apa itu
Quantum Computation. Quantum Computation sendiri adalah bidang studi yang
difokuskan pada teknologi komputer berkembang berdasarkan prinsip-prinsip teori
kuantum , yang menjelaskan sifat dan perilaku energi dan materi pada kuantum
(atom dan subatom) tingkat.
lalu apa bedanya dengan
Quantum Computer?
Quantum Computer adalah alat untuk
perhitungan yang menggunakan langsung dari kuantum mekanik fenomena, seperti
superposisi dan belitan , untuk melakukan operasi pada Data. Cara kerja quantum
computer sendiri berbeda dengann komputer bisanya. Dalam komputasi klasik,
jumlah data dihitung dengan bit dalam komputer kuantum hal ini dilakukan dengan
qubit(quantum bit) yang berarti jika di komputer biasa hanya mengenal 0 atau 1,
dengan qubit sebuah komputer quantum dapat mengenal keduanya secara bersamaan
dan itu membuat kerja dari komputer quantum itu lebih cepat dari pada komputer
biasa.
- Entanglement
Setelah sedikit memahami apa itu quantum
computation dan quantum computer kita
akan memasuki pembahasan dari Entanglement. Entanglement sendiri masih bagian
dari Quantum Computation. Apa itu Entanglement? Entanglement adalah suatu teori
mekanika quantum yang menggambarkan seberapa cepat dan betapa kuatnya
keterhubungan partikel-partikel pada Quantum computer yang dimana jika suatu
partikel diperlakukan "A" maka akan memberikan dampak "A"
juga ke partikel lainnya.
- Pengoperasian Data Qubit
Qubit merupakan kuantum bit , mitra
dalam komputasi kuantum dengan digit biner atau bit dari komputasi klasik. Sama
seperti sedikit adalah unit dasar informasi dalam komputer klasik, qubit adalah
unit dasar informasi dalam komputer kuantum . Dalam komputer kuantum, sejumlah
partikel elemental seperti elektron atau foton dapat digunakan (dalam praktek,
keberhasilan juga telah dicapai dengan ion), baik dengan biaya mereka atau
polarisasi bertindak sebagai representasi dari 0 dan / atau 1. Setiap
partikel-partikel ini dikenal sebagai qubit, sifat dan perilaku
partikel-partikel ini (seperti yang diungkapkan dalam teori kuantum ) membentuk
dasar dari komputasi kuantum. Dua aspek yang paling relevan fisika kuantum
adalah prinsip superposisi dan Entanglement
Superposisi, pikirkan qubit sebagai
elektron dalam medan magnet. Spin elektron mungkin baik sejalan dengan bidang,
yang dikenal sebagai spin-up, atau sebaliknya ke lapangan, yang dikenal sebagai
keadaan spin-down. Mengubah spin elektron dari satu keadaan ke keadaan lain
dicapai dengan menggunakan pulsa energi, seperti dari Laser - katakanlah 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 superposisi dari
kedua 0 dan 1. Dengan demikian, jumlah perhitungan bahwa 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 jumlah yang mengagumkan - 2 ^
500 adalah atom jauh lebih dari yang ada di alam semesta (ini pemrosesan
paralel benar - komputer klasik 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 akan
berinteraksi satu sama lain? Mereka akan melakukannya melalui belitan kuantum.
- Quatum Gates
Gate sendiri dalam bahasa Indonesia
adalah Gerbang.jadi Quantum Gates adalah sebuah gerbang kuantum yang dimana
berfungsi mengoperasikan bit yang terdiri dari 0 dan 1 menjadi qubits. dengan
demikian Quantum gates mempercepat banyaknya perhitungan bit pada waktu bersamaan.
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.
Sekarang kita telah melihat gerbang
reversibel ireversibel klasik dan klasik, memiliki konteks yang lebih baik
untuk menghargai fungsi dari gerbang kuantum. Sama seperti 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.\
II.
Artikel 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.
Komputer dikatakan sebagai mesin
komputasi paralel jika memenuhi beberapa syarat berikut ini:
·
Data yang diproses dipecah menjadi
bagian-bagian terpisah yang bekerja secara independen dan terus-menerus.
·
Proses pengeksekusian instruksi ganda.
Sehingga dalam sekali waktu, bisa dihasilkan 2 atau lebih suatu output data.
Untuk lebih detilnya bisa dibaca pada sub bab taksonomi Flynn. Yang dalam hal
ini sangat berbeda dengan paradigma perkembangan pengolahan data yang berkisar
pelebaran jalur data, bukan penjamakan instruksi
·
Dapat menyelesaikan tugas lebih cepat
daripada dengan perangkat serial.
A.
Konsep
Paralel
Konsep
paralel adalah sebuah kemampuan prosesor untuk melakukan sebuah tugas ataupun
banyak tugas secara simultan ataupun bersamaan, dengan kata lain prosesor mampu
melakukan satu ataupun banyak tugas dalam satu waktu.
B.
Pemrosesan
Terdistribusi
Pemrosesan
terdistribusi merupakan proses pendistribusian pengolahan paralel dalam
pemrosesan paralel menggunakan beberapa mesin. Jadi, bisa di bilang kemampuan
dari suatu komputer-komputer yang dijalankan secara bersamaan untuk memecahkan
suatu masalah dengan proses yang cepat.
C.
Arsitektur
Komputer Paralel
Menurut
seorang Designer Processor, taksonomi Flynn, Arsitektur Komputer dibagi menjadi
4 baguan, yaitu :
1. SISD
( Single Instruction Single Data Stream )
Jenis Komputer yang hanya memiliki satu prosesor dan
satu instruksi yang dieksekusi secara serial.
2. SIMD
( Single Instruction Multiple Data
Stream )
Jenis komputer yang memiliki lebih dari satu
prosesor, tetapi komputer ini hanya mengeksekusi satu instruksi secara paralel
pada data yang berbeda pada level lock-step.
3. MISD
( Multiple Instruction Single Data Stream )
Jenis komputer yang memiliki satu prosesor dan
mengeksekusi beberapa instruksi secara paralel tetapi di dalam praktiknya tidak
ada komputer yang dibangun dengan arsitektur ini karena sistemnya tidak mudah
dipahami, sampai saat ini pun belum ada komputer yang menggunakan arsitektur
jenis ini
4. MIMD
( Multiple Instruction Multiple Data Stream )
Jenis komputer yang memiliki lebih dari satu
prosesor dan mengeksekusi lebih dari satu instruksi secara paralel. Tipe
komputer ini yang paling banyak digunakan untuk membangun komputer paralel,
bahkan banyak supercomputer yang menerapkan arsitektur ini, karena model dan
konsepnya yang tidak terlalu rumit untuk dipahami.
5. Pengantar
Thread Programming
Sebuah thread di dalam pemrograman komputer adalah
sebuah informasi terkait tentang penggunaan sebuah program tunggal yang dapat
menangani beberapa pengguna secara bersamaan.Thread ini memungkinkan program
untuk mengetahui bagaimana user masuk ke dalam program secara bergantian dan
user akan masuk kembali menggunakan user yang berbeda. Multiple thread dapat
berjalan bersamaan dengan proses lainnya membagi sumberdaya menjadi memori,
disaat proses lain tidak membaginya.
6. Pengantar
Message Passing, Open MP
Message Passing merupakan sebuah bentuk dari
komunikasi yang digunakan di komputasi paralel, OOT (Object Oriented
Programming) atau Pemrograman Berbasis Objek dan komunikasi interproses
7. Pengantar
Pemrograman CUDA GPU
Sebelum saya membahas tentang CUDA, saya akan
membahas GPU terlebih dahulu. GPU dalah sebuah processor khusus untuk
memepercepat dan mengubah memori untuk mempercepat pemrosesan gambar. GPU ini
sendiri biasanya berada di dalam graphic card komputer ataupun laptop.
8. CUDA(Compute
Unified Device Architecture) adalah suatu skema yang dibuat oleh NVIDIA agar
NVIDIA selaku GPU (Graphic Processing Unit) mampu melakukan komputasi tidak
hanya untuk pengolahan grafis namun juga untuk tujuan umum. Jadi dengan adanya
CUDA kita dapat memanfaatkan banyak prosesor dari NVIDIA untuk melakukan proses
perhitungan ataunpun komputasi yang banyak.
Sumber:
http://abdanniputri.blogspot.com/2013/04/pengantar-quantum-computation.html
http://www.komputasi.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1227938582
http://djuneardy.blogspot.com/2015/04/quantum-computing-entanglement.html
http://ery-prima.blogspot.com/2012/05/komputasi-kuantum.html
