Quantum Gates

Latar Belakang

Quantum Computer adalah alat untuk perhitungan yang menggunakan langsung dari kuantum mekanik fenomena, seperti superposisi dan belitan. Yang dimana untuk melakukan operasi data. Dalam komputasi mode klasik, jumlah data dihitung dengan bit dalam komputer  kuantum hal ini dilakukan dengan qubit yang artinya jika dikomputer biasa hanya mengenal 0 atau 1, dengan qubit sebuah komputer quantum mengenal keduanya secara bersamaan dan itu  membuat kerja dari komputer quantum itu lebih cepat dari komputer konvensional pada banyak masalah, salah satunya memiliki sifat seperti berikut:

1.    Satu-satunya cara adalah menembak dan mengecek jawabannya berkali-kali.

2.    Terdapat n jumlah jawaban yang mungkin

3.    Setiap kemungkinan jawaban membutuhkan waku yang sama untuk mengeceknya

4.    Tidak ada petunjuk jawaban mana yang kemungkinan benarnya lebih besar memberi jawaban dengan asal tidak berbeda dengan mengeceknya dengan urutan tertentu.

Sebuah Quantum Gates atau Quantum Gates Logic adalah dasar sirkuit kuantum yang beroperasi pada sejumlah kecil qubit . Mereka adalah analog untuk komputer kuantum ke gerbang logika klasik untuk komputer digital konvensional . Quantum Gates dapat dibalik , tidak seperti banyak gerbang logika klasik. Beberapa gerbang logika klasik universal, seperti gerbang Toffoli , memberikan reversibilitas dan dapat langsung dipetakan ke Quantum Gates. Quantum Gates diwakili oleh matriks kesatuan .

Quantum Gates paling umum beroperasi pada ruang satu atau dua qubit. Ini berarti bahwa sebagai matriks, Quantum Gates dapat digambarkan oleh matriks 2 x 2 atau 4 x 4 dengan baris ortonormal.

Metode Quantum Gates

Gerbang Hadamard . Gerbang ini beroperasi pada qubit tunggal. Ini diwakili oleh matriks Hadamard:

Karena baris-baris matriksnya ortogonal, H memang merupakan matriks kesatuan.

Gerbang pemindah fase . Gates di kelas ini beroperasi pada qubit tunggal. Mereka diwakili oleh 2 x 2 matriks form.

di mana θ adalah pergeseran fase .

Gerbang terkendali . Misalkan U adalah gerbang yang beroperasi pada qubit tunggal dengan representasi matriks

The dikendalikan-U gerbang adalah pintu gerbang yang beroperasi pada dua qubit sedemikian rupa bahwa qubit pertama berfungsi sebagai kontrol.

∣00⟩ ↦ ∣00⟩

∣01⟩ ↦ ∣01⟩

∣10⟩ ↦ ∣1⟩ U ∣0⟩ = ∣1⟩ ( x 00∣0⟩ +  x 10∣1⟩)

∣11⟩ ↦ ∣1⟩ U ∣1⟩ = ∣1⟩ ( x 01∣0⟩ +  x 11∣1⟩)

Dengan demikian matriks gerbang U yang dikontrol adalah sebagai berikut:

Gerbang yang tidak terkendali . Kami mencatat perbedaan antara gerbang- U yang dikontrol dan gerbang 2 qubit yang tidak terkendali.

∣00⟩ ↦ ∣0⟩ U ∣0⟩

∣01⟩ ↦ ∣0⟩ U ∣1⟩

∣10⟩ ↦ ∣1⟩ U ∣0⟩

∣11⟩ ↦ ∣1⟩ U ∣1⟩

diwakili oleh matriks kesatuan

Karena gerbang ini dapat direduksi menjadi gerbang yang lebih elementer, biasanya gerbang ini tidak termasuk dalam repertoar dasar gerbang kuantum. Disebutkan di sini hanya untuk membandingkannya dengan gerbang yang dikendalikan sebelumnya.

Analisis

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.

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 atau gerbang logika kuantum adalah rangkaian quantum tak sempurna yang beroperasi pada sejumlah kecil qubit.Gerbang logika kuantum itu reversible, tidak seperti banyak gerbang logika klasik. Beberapa gerbang logika klasik universal, seperti gerbang Toffoli, menyediakan reversibilitas dan dapat langsung dipetakan ke gerbang kuantum logika. Gerbang logika kuantum direpresentasikan oleh matriks kesatuan.

Quantum gates yang paling umum beroperasi di ruang satu atau dua qubit. Ini berarti bahwa quantum gates sebagai matriks, quantum gates dapat dijelaskan oleh matriks 2 x 2 atau 4 x 4 dengan baris orthonormal.

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

·         Gerbang CNOT.

·         Gerbang SWAP.

·         Gerbang TOFFOLI.

·         Gerbang FREDKIN.

Kesimpulan

     Dengan menggunakan Quantum Computer sangat berguna untuk decoding dan encoding informasi rahasia. Dan  digunakan untuk mencari database besar di sebagian kecil dari waktu yang jika menggunakan komputer konvensional akan memerlukan waktu yang sangat lama, Quantum Computer juga untuk mempelajari mekanika kuantum, atau bahkan merancang komputer kuantum lainnya. 

     Quantum Komputer dalam satu langkah komputasi dapat melakukan operasi matematis pada 2N input berlainan yang tersimpan dalam superposisi koheren N qubit. Untuk melakukan hal yang sama, suatu komputer konvensional harus mengulang operasi sejumlah 2N kali atau harus digunakan 2N prosesor konvensional yang bekerja bersamaan. 

   Quantum Komputer melakukan semua perhitungan secara bersamaan (karena ada multiple states semuaperhitungan dapat berlangsung secara simultan di semua state). Quantum Komputer dengan jumlah transistor yang sama dengan komputer sekarang bisa lebih cepat jutaan kali. 30 qubit komputer kuantum bisa menghasilkan 10 terflops atau 10 bilyun operasi poin-mengambang per detik.

Referensi :

https://ratricharisma.wordpress.com/2017/04/11/quantum-computation/
https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_logic_gate
https://www.quantiki.org/wiki/quantum-gates

Browse More Articles

Tweet

Written by Arya Danu Prengga

We are Creative Blogger Theme Wavers which provides user friendly, effective and easy to use themes. Each support has free and providing HD support screen casting.