1.3 Komputasi Kuantum

Komputasi Kuantum

Perubahan yang terjadi pada keadaan kuantum dapat dijelaskan menggunakan bahasa komputasi kuantum. 

Analog komputer klasik dibangun dari rangkaian listrik yang berisi wires dan logic gates, sedangkan komputer kuantum dibangun dari rangkaian kuantum yang berisi wires dan logic gates kuantum yang membawa dan memanipulasi informasi kuantum. 

Pada bagian ini akan dijelaskan gerbang kuantum secara sederhana, dan menampilkan beberapa rangkaian yang menggambarkan aplikasinya, termasuk rangkaian yang mengirimkan qubits.

Single Qubit Gates

Rangkaian komputer klasik terdiri dari wires dan logic gates. Wires digunakan untuk membawa informasi ke seluruh rangkaian, sementara logic gates melakukan manipulasi informasi, mengubahnya dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Misalkan single bit logic gates klasik. Satu-satunya anggota yang tidak biasa dari class tersebut adalah NOT gate, yang operasinya didefinisikan dengan tabel kebenaran, di mana 0 --> 1 dan 1 --> 0.

Kuantum NOT gate bekerja secara linear dengan mengambil keadaan.

α|0| + β|1|

dengan keadaan tersebut maka posisi |0| dan |1| telah berubah.

α|1| + β|0|

Terdapat cara yang mudah untuk mepresentasikan kuantum NOT gate dalam bentuk matriks, yang mengikuti secara langsung linearitas pada kuantum gates. Kita dapat mendefinisikannya menjadi matriks X seperti berikut:

X = [[ 0, 1 ], [ 1, 0 ]]

Jika dituliskan dalam notasi vektor

[α, β]

Output yang dihasilkan dari kuantum NOT gate adalah

X [α, β] = [β, α]

Multiple Qubit Gates

Terdapat 5 gerbang klasik yaitu AND, OR, XOR, NAND dan NOR. Setiap fungsi dalam bits dapat dihitung hanya dengan menggunakan komposisi NAND gates, yang mana biasa dikenal dengan universal gate. 

Menggunakan XOR gate tidak mengubah total parity bits. Akibatnya rangkaian yang terlibat hanyalah NOT dan XOR gate. 

Jika dua inputs x dan y memiliki parity yang sama, maka akan memberikan output dengan parity yang sama, membatasi fungsi pada class yang mungkin akan dihitung, dan menghilangkan universality.

Gerbang logika kuantum multi qubit secara prototipikal dikontrol menggunakan NOT or CNOT gate, gerbang ini memiliki 2 input qubits, yaitu control qubit dan target qubit. Gambar mengenai gerbang CNOT dapat di lihat pada gambar berikut: