BULETIN FISIKA

Membangun Komputer Kuantum dengan Foton: Algoritma Simulasi Sistem Kuantum Optik Linier

Ramadian Ridho Illahi, I Wayan Sudiarta, Marzuki Marzuki, Arif Budianto, Dani Syirojulmunir

Published Sep 4, 2024• 0 citations

Abstract

Evolusi keadaan kuantum pada foton di dalam sistem optik linier memiliki aplikasi yang beragam, mulai dari eksperimen kuantum optik mendasar hingga tingkat lanjut untuk pemrosesan informasi kuantum. Penelitian ini bertujuan untuk menyusun algoritma simulasi yang berfokus pada pemodelan elemen optik sebagai salah satu cara untuk mempelajari perilaku keadaan kuantum pada foton. Implementasi perhitungan komputasi kuantum dengan optik linier telah dikembangkan sebagai bagian dari simulasi dalam penelitian ini. Konfigurasi jaringan kuantum dilakukan dengan memodelkan komponen optik, seperti pembagi sinar, pemindah fase, dan hubungan antar komponennya melalui sejumlah wakilan matriks. Hasil pengukuran dinyatakan dalam distribusi kebolehjadian, dengan mempertimbangkan efek elemen optik yang dilewati oleh foton. Simulasi ini mampu melakukan perhitungan untuk jaringan kuantum dasar dengan keadaan kuantum awal tertentu. Melalui simulasi ini, kita dapat mendefinisikan jaringan kuantum dan mengimplementasikan algoritma kuantum melalui cara yang intuitif dengan menggunakan instruksi sederhana.

DOI: 10.24843/bf.2024.v25.i02.p07

Related papers

Kajian Komputasi Algoritma Kuantum Quantum V ariational Eigensolver untuk Simulasi Molekul H2

M Sidik Augi Rahmat, Pekik Nurwantoro

Telah dilakukan telaah teoritis dan komputasi mengenai algoritma kuantum variational quantum eigensolver simulasi molekul H2. Algoritma variational quantum eigensolver (VQE) adalah salah satu algoritma yang dapat diterapkan pada komputer kuantum sederhana pada masa kini dan merupakan algoritma yang cukup stabil dan efek dekoherensi. Algoritma VQE disebut sebagai hybrid quantum-classical karena sebagian algoritma dikerjakan pada komputer klasik. Prinsip dasar algoritma VQE adalah prinsip variasi, yaitu pencarian fungsi gelombang yang akan mengakibatkan energi sistem kuantum memiliki energi terendah. Fungsi gelombang dan Hamiltonan pada algoritma VQE disimulasikan dengan menggunakan gerbang-gerbang kuantum. Untuk dapat dioperasikan oleh gerbang kuantum. Hamiltonan dan fungsi gelombang pada penelitian ini menggunakan wakilan kuantisasi kedua. Penelitian ini menggunakan transformasi Jordan-Wigner dan Bravyi-Kitaev dari operator fermionik menjadi operator kubit (qubit) atau gerbang kuantum.Perhitungan atau komputasi energi sistem dilakukan menggunakan komputer kuantum, namun optimasi dilakukan pada komputer klasik menggunakan algoritma optimasi seperti Nelder-Mead, Powell dan BFGS. Penelitian ini akan mendekati fungsi gelombang sistem dengan beberapa basis fungsi dan metode, kemudian dari hasil yang diperoleh akan dilihat pendekatan seperti apa yang paling cocok untuk simulasi molekul H2. Simulasi numerik pada penelitian ini menggunakan paket pemrograman OpenFermion dan layanan komputasi awan kuantum Rigetti Computing.

Jurnal Fisika IndonesiaApr 7, 20204 citations

Implementasi Algoritma Kuantum Shor untuk Pemfaktoran Perkallian Bilangan Prima

Adjie Wahyu Wicaksono

Komputasi kuantum adalah penggunaan fenomena kuantum untuk melakukan komputasi. Salah satu kegunaan dari komputasi kuantum adalah pemfaktoran perkalian bilangan prima. Algoritma pemfaktoran Shor dapat memfaktorkan bilangan prima dengan kecepatan polinomial, dimana pada komputer klasik hanya dapat mencapai kecepatan super-polinomial. Implementasi dari algoritma ini ditujukan untuk menunjukkan kemampuan komputer kuantum menggunakan simulator dan library Python milik ProjectQ. Evaluasi user time dilakukan dengan membandingkan implementasi algoritma kuantum Shor pada penelitian ini dengan implementasi di Quantum Computing Playground dan ProjectQ menggunakan dua perangkat keras berbeda. Hasil evaluasi menunjukkan peningkatan waktu eksekusi sebesar 19% dari perangkat 1 ke perangkat 2 untuk kasus pemfaktoran perkalian bilangan berukuran 10-bit. Dalam hal penggunaan qubit, penelitian ini juga menunjukkan bahwa penggunaan qubit pada algoritma kuantum Shor dapat dikurangi sebesar 50% untuk membantu mempercepat waktu eksekusi program.

Jan 1, 20190 citations

Kajian Teoritis Dinamika Sistem Kuantum Terbuka Menggunakan Persamaan Lindblad

Sunarti, Muh. Anas, La Ode Safiuddin +5 more

Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji secara teoritis dinamika sistem kuantum terbuka menggunakan persamaan Lindblad sebagai kerangka utama dalam mendeskripsikan evolusi non-uniter. Latar belakang penelitian didasarkan pada keterbatasan pendekatan sistem kuantum tertutup yang tidak mampu merepresentasikan interaksi sistem dengan lingkungan secara realistis. Metode yang digunakan adalah pendekatan analitik matematis dengan memanfaatkan operator densitas (density matrix) dalam kerangka teori open quantum systems, serta mengadopsi asumsi Born dan Markov untuk menyederhanakan interaksi sistem-lingkungan. Hasil kajian menunjukkan bahwa persamaan Lindblad mampu menggambarkan fenomena dekoherensi dan dissipasi secara sistematis melalui kontribusi operator Lindblad yang mempengaruhi koherensi dan populasi keadaan sistem. Studi kasus pada sistem dua-level (qubit) memperlihatkan bahwa interaksi dengan lingkungan menyebabkan peluruhan koherensi serta perubahan populasi menuju keadaan kesetimbangan. Secara fisik, hal ini mengindikasikan adanya kehilangan informasi kuantum akibat interaksi eksternal, yang berdampak pada stabilitas sistem. Selain itu, model Lindblad terbukti memiliki konsistensi matematis yang kuat serta relevansi luas dalam berbagai aplikasi fisika kuantum modern. Namun demikian, keterbatasannya dalam menggambarkan sistem non-Markovian menunjukkan perlunya pengembangan model yang lebih umum. Oleh karena itu, penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi teoritis dalam memahami dinamika sistem kuantum terbuka serta menjadi dasar bagi pengembangan studi lanjutan dalam bidang teknologi kuantum.

Einstein's.Apr 28, 20260 citations

DESAIN INOVATIF SISTEM KEAMANAN SIBER BERBASIS KECERDASAN BUATAN MENGHADAPI TANTANGAN KOMPUTASI KUANTUM

Maria Atik Sunarti Ekowati, Sri Wening

Perkembangan komputasi kuantum memberikan potensi besar dalam bidang teknologi informasi, namun juga menimbulkan ancaman signifikan terhadap sistem keamanan siber yang ada saat ini. Sebagai respons terhadap tantangan ini, penelitian ini bertujuan untuk merancang sistem keamanan siber inovatif yang berbasis kecerdasan buatan (AI) guna melawan ancaman komputasi kuantum. Metode yang digunakan melibatkan penerapan algoritma AI untuk mendeteksi dan merespons serangan kuantum secara dinamis, serta integrasi kriptografi pasca-kuantum untuk meningkatkan ketahanan sistem terhadap potensi peretasan. Penelitian ini juga mengeksplorasi penggunaan pembelajaran mesin untuk mengidentifikasi pola ancaman dan memperkuat sistem secara otomatis seiring waktu. Temuan dari penelitian ini menunjukkan bahwa sistem yang dikembangkan mampu mendeteksi ancaman kuantum dengan tingkat akurasi yang tinggi dan menawarkan solusi yang dapat diimplementasikan pada berbagai platform siber. Implikasi dari hasil penelitian ini adalah kemajuan signifikan dalam pengembangan sistem keamanan yang lebih tangguh dan adaptif terhadap evolusi komputasi kuantum, membuka jalan bagi terciptanya infrastruktur digital yang lebih aman di masa depan

JURNAL ILMIAH SAINS TEKNOLOGI DAN INFORMASIApr 3, 20250 citations

Komputer Kuantum: Paradigma Baru dalam Evolusi Teknologi Komputasi

Afrizal Zein

Perkembangan teknologi komputasi telah mengalami kemajuan pesat, namun keterbatasan komputer klasik dalam menangani perhitungan eksponensial mendorong lahirnya paradigma baru, yaitu komputer kuantum. Berbasis prinsip mekanika kuantum, komputer kuantum menggunakan qubit yang memungkinkan superposisi dan keterikatan kuantum, memberikan potensi komputasi yang jauh lebih cepat dibandingkan komputer klasik. Penelitian ini menggunakan metode studi literatur untuk menganalisis perkembangan, tantangan, dan implementasi komputer kuantum. Hasil penelitian menunjukkan bahwa meskipun terdapat kemajuan dalam jumlah qubit, efisiensi algoritma kuantum, dan teknik koreksi kesalahan, masih terdapat tantangan signifikan dalam kestabilan qubit serta infrastruktur pendukungnya. Beberapa sektor industri, seperti farmasi, keuangan, dan keamanan siber, telah mulai memanfaatkan komputer kuantum untuk menyelesaikan permasalahan kompleks yang sulit diselesaikan oleh komputer klasik. Oleh karena itu, penelitian dan pengembangan lebih lanjut diperlukan untuk mewujudkan potensi penuh teknologi ini dalam berbagai bidang.

Engineering and Technology International JournalMar 16, 20250 citations

IMPLEMENTASI TEKNOLOGI QUANTUM CRYPTOGRAPHY UNTUK MENINGKATKAN KEAMANAN DALAM JARINGAN KOMPUTER DAN KEAMANAN KOMPUTER

Chaidir Chalaf Islamy, Rahmadani Suryanto Dwi Putra

Perkembangan tekonologi komputasi kuantum membawa tantangan besar bagi sistem keamanan informasi konvensional yang selama ini mengandalkan kompleksitas matematis, seperti RSA dan ECC. Munculnya algoritma kuantum seperti Shor’s algorithm berpotensi mengancam eksistensi metode kriptografi klasik. Dalam konteks ini, kriptografi kuantum hadir sebagai solusi inovatif dengan memanfaatkan prinsip-prinsip mekanika kuantum untuk menjamin keamanan data secara teoritis, bahkan terhadap penyerang dengan daya komputasi tak terbatas. Penelitian ini membahas implementasi teknologi Quantum Cryptography, khususnya protokol BB84 yang telah ditingkatkan, sebagai metode distribusi kunci rahasia yang aman pada jaringan komputer. Fokus utama adalah pada keamanan pertukaran kunci Quantum Key Distribution (QKD) serta efisiensi algoritma dalam lingkungan jaringan dengan keterbatasan sumber daya. Selain itu, penelitian ini juga meninjau penerapan kriptografi kuantum dalam berbagai konteks jaringan masa depan, termasuk Wireless Body Sensor Networks (WBSN), jaringan 5G, dan post-quantum networks, serta potensi integrasinya dalam infrastruktur keamanan digital di masa depan. Hasil pengujian Avalanche Effect, Hash Generation Time, dan Hash Verification Time menunjukkan bahwa kriptografi kuantum mampu memberikan performa keamanan yang lebih baik dibandingkan dengan metode kriptografi populer seperti RSA dan AES

Jurnal MnemonicMar 16, 20260 citations