Komputasi Kuantum Teori dan Praktik

Abstract

Komputasi Kuantum Teori dan Praktik menyajikan dasar-dasar komputasi kuantum secara mudah dan sederhana, baik dari sisi teori maupun praktik. Dokumen terdiri atas delapan bab yakni Keadaan Kuantum, Operator, Entanglement, Pemrograman Kuantum, Algoritma Kuantum, Informasi Kuantum, Algoritma Kuantum Variasional, serta Pembelajaran Mesin Kuantum. Bab pertama, Keadaan Kuantum, mengenalkan bahasan tentang qubit, keadaan kuantum, superposisi, probabilitas, kondisi ternormalisasi, vektor Bloch, bra-ket, inner product, ortogonal dan ortonormal, outer product, matriks densitas, trace, keadaan murni, keadaan campuran, serta sistem kuantum 1-qubit. Bab kedua, Operator, berisi bahasan tentang operator, operator Pauli, Hermitian, normal, unitary, gerbang kuantum, serta gerbang Hadamard. Selanjutnya, bab ketiga adalah Entanglement. Bab ini membahas sistem kuantum 2-qubit, produk tensor, product state, sifat separable, sifat entangled, e-bit, serta gerbang kuantum terkontrol. Bab keempat, Pemrograman Kuantum, berisi sajian tentang bahasa pemrograman dan SDK Qiskit, simulator, visualisasi qubit, sirkuit kuantum, statevector, probabilitas, histogram, pengukuran, serta akses komputer kuantum dengan Qiskit Runtime. Bab kelima, Algoritma Kuantum, membahas fondasi dan implementasi algoritma kuantum, diantaranya yakni transformasi Walsh-Hadamard, transformasi unitary, orakel kuantum, register kuantum, paralelisme kuantum, orakel fase, algoritma Deutsch, transformasi Fourier kuantum, estimasi fase kuantum, vektor eigen, nilai eigen, serta algoritma Grover. Bab keenam, Informasi Kuantum. Bab keenam menyajikan bahasan tentang teleportasi, superdense coding, teorema no-cloning, operasi kuantum, representasi operator-sum, operator Kraus, completely positive, trace-preserving, kanal kuantum, kanal bit flip, kanal fase flip, kanal depolarisasi, operator densitas, peredaman amplitudo, peredaman fase, trace parsial, trace distance, fidelity, entropi, entropi von Neumann, koreksi eror kuantum, serta kode bit flip 3-qubit. Bab ketujuh, Algoritma Kuantum Variasional. Beberapa topik yang disajikan di bab ketujuh atau bab variational quantum algorithm yaitu Hamiltonian, prinsip variasional, noisy intermediate-scale quantum, nilai ekspektasi, energi dasar, variational quantum eigensolver, ansatz, parameterised quantum circuit, optimasi, iterasi, quantum approximate optimisation algorithm, cost Hamiltonian, mixing Hamiltonian, Max-Cut problem, serta graf. Bab kedelapan, Pembelajaran Mesin Kuantum. Bab terakhir ini membahas dasar-dasar pembelajaran mesin kuantum atau quantum machine learning diantaranya yakni model kuantum, trainable, optimisable, expressivity, trainability, peta fitur kuantum, vektor fitur, ruang fitur kuantum, enkode basis, enkode amplitudo, enkode sudut, enkode fase, enkode sudut padat, kernel kuantum, quantum support vector machine, quantum support vector classifier, quantum support vector regressor, regresi ridge, variational quantum circuit, variational quantum classifier, RealAmplitudes, variational quantum regressor, quantum neural network, perceptron kuantum, serta quantum convolutional neural network. Penulisan urutan qubit dalam dokumen ini menggunakan konvensi little-endian, kecuali di beberapa persamaan yang bertanda * berarti memakai konvensi big-endian.