Algoritma Shor dan Quantum Gates

Pendahuluan
Pada penerapan komputer kuantum memiliki suatu algoritma yaitu Algoritma Shor. Algoritma ini berfungsi untuk menyelesaikan faktorisasi terhadap bilangan integer. Pada penerapan komputer kuantum juga memiliki gerbang logika yang disebut dengan Quantum Gates. Gerbang logika ini memiliki jenis gerbang logika seperti pada umumnya yaitu AND, OR, dan NOT.

Algoritma Shor
Algoritma Shor, dinamai matematikawan Peter Shor, adalah algoritma kuantum yaitu merupakan suatu algoritma yang berjalan pada komputer kuantum yang berguna untuk faktorisasi bilangan bulat. Algoritma Shor dirumuskan pada tahun 1994.  Inti dari algoritma ini merupakan bagaimana cara menyelesaikan faktorisasi terhadap bilanga interger atau bulat yang besar.

Efisiensi algoritma Shor adalah karena efisiensi kuantum Transformasi Fourier, dan modular eksponensial. Jika sebuah komputer kuantum dengan jumlah yang memadai qubit dapat beroperasi tanpa mengalah kebisingan dan fenomena interferensi kuantum lainnya, algoritma Shor dapat digunakan untuk memecahkan kriptografi kunci publik skema seperti banyak digunakan skema RSA.

Algoritma Shor terdiri dari dua bagian:
- Penurunan yang bisa dilakukan pada komputer klasik, dari masalah anjak untuk masalah ketertiban temuan.
- Sebuah algoritma kuantum untuk memecahkan masalah order-temuan.

Hambatan runtime dari algoritma Shor adalah kuantum eksponensial modular yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan kuantum Transformasi Fourier dan pre-/post-processing klasik. Ada beberapa pendekatan untuk membangun dan mengoptimalkan sirkuit untuk eksponensial modular. Yang paling sederhana dan saat ini yaitu pendekatan paling praktis adalah dengan menggunakan meniru sirkuit aritmatika konvensional dengan gerbang reversibel , dimulai dengan penambah ripple-carry. Sirkuit Reversible biasanya menggunakan nilai pada urutan n ^ 3, gerbang untuk n qubit. Teknik alternatif asimtotik meningkatkan jumlah gerbang dengan menggunakan kuantum transformasi Fourier , tetapi tidak kompetitif dengan kurang dari 600 qubit karena konstanta tinggi.

Quantum Gates
Quantum Gates / Gerbang Quantum merupakan sebuah aturan logika / gerbang logika yang berlaku pada quantum computing. Prinsip kerja dari quantum gates hampir sama dengan gerbang logika pada komputer digital. Jika pada komputer digital terdapat beberapa operasi logika seperti AND, OR, NOT, pada quantum computing gerbang quantum terdiri dari beberapa bilangan qubits, sehingga quantum gates lebih susah untuk dihitung daripada gerang logika pada komputer digital.

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.

Penerapan quantum computation
Beberapa waktu lalu para ilmuwan di Pusat penelitian di Almaden telah berhasil menjalankan kalkulasi komputer-kuantum yang paling rumit hingga saat ini. Mereka berhasil membuat seribu triliun molekul yang didesain khusus dalam sebuah tabung menjadi sebuah komputer kuantum 7-qubit yang mampu memecahkan sebuah versi sederhana perhitungan matematika yang merupakan inti dari banyak di antara system kriptografis pengamanan data (data security cryptographic system).

Keberhasilan ini memperkuat keyakinan bahwa suatu saat komputer-komputer kuantum akan mampu memecahkan problem yang demikian kompleks yang selama ini tidak mungkin dapat dipecahkan oleh super komputer-super komputer yang paling hebat meski dalam tempo jutaan tahun sekalipun.

Dalam edisi jurnal ilmiah Nature yang terbit beberapa waktu lalu, sebuah tim bersama-sama mahasiswa tingkat graduate dari Unversitas Stanford melaporkan demonstrasi pertama dari "AlgoritmaShor" sebuah metode yang dikembangkantahun 1994 oleh ilmuwan AT&T Peter Shor untuk menggunakan computer kuantum yang futuristis untuk menemukan faktor-faktor dari sebuah bilangan. Bilangan-bilangan yang diperkalikan satu dengan yang lain untuk memperoleh bilangan asli. Saatini, pemfaktoran (factoring) sebuah bilangan besar masih terlalu sulit bagi computer konvensional meskipun begitu mudah untuk diverifikasi. Itulah sebabnya pemfaktoran bilangan besar ini banyak digunakan dalam metode kriptografi untuk melindungi data.

Pada 19 Nov 2013 Lockheed Martin, NASA dan Google semua memiliki satu misi yang sama yaitu mereka semua membuat komputer kuantum sendiri. Komputer kuantum ini adalah superkonduktor chip yang dirancang oleh sistem D - gelombang dan yang dibuat di NASA Jet Propulsion Laboratories.
NASA dan Google berbagi sebuah komputer kuantum untuk digunakan di Quantum Artificial Intelligence Lab menggunakan 512 qubit D -Wave Two yang akan digunakan untuk penelitian pembelajaran mesin yang membantu dalam menggunakan jaringan syaraf tiruan untuk mencari set data astronomi planet ekstrasurya dan untuk meningkatkan efisiensi searchs internet dengan menggunakan AI metaheuristik di search engine heuristical. 

A.I. seperti metaheuristik dapat menyerupai masalah optimisasi global mirip dengan masalah klasik seperti pedagang keliling, koloni semut atau optimasi swarm, yang dapat menavigasi melalui database seperti labirin. Menggunakan partikel terjerat sebagai qubit, algoritma ini bisa dinavigasi jauh lebih cepat daripada komputer konvensional dan dengan lebih banyak variabel.

Sumber:
https://putrinurani94.wordpress.com/2016/04/25/pengoperasian-data-qubit-quantum-gates-dan-algoritma-shor/
https://yuliatwn.wordpress.com/2016/04/26/498/
http://abusyahalam.blogspot.co.id/2014/05/quantum-computing-dan-implementasi.html

Cloud Computing pada Windows Azure dan Amazon Web Services

PERBANDINGAN CLOUD COMPUTING PADA WINDOWS AZURE DAN AMAZON
Muhammad Fadil Fidrian, Rahmat Burhanudin
Kelas 4IA10 Jurusan Teknik Informatika
Depok, Indonesia 

ABSTRAK

Pada era teknologi ini peran cloud computing sangat membantu penggunanya baik manusia secara individu maupun perusahaan. Cloud computing sendiri adalah suatu layanan layanan teknologi informasi dimana resource diambil dari internet melalui tool dan aplikasi berbasis web dan bukan koneksi langsung ke server. Dan data dan perangkat lunak disimpan di server. Terdapat dua contoh layanan cloud computing yaitu Windows Azure dan Amazon Web Services. Windows Azure adalah suatu layanan dari Microsoft dimana layanan ini adalah sebuah bentuk implementasi Platform as a Service (PaaS) dari sebuah cloud computing. Sedangkan Amazon Web Services adalah layanan berbasis cloud yang disediakan Amazon sejak tahun 2002.

Kata kunci: Cloud, Azure, Amazon.

1.    Pendahuluan

Pada era teknologi ini perkembangan berbagai jenis teknologi semakin pesat. Teknologi ini dimanfaatkan oleh berbagai kalangan seperti manusia secara individu maupun perusahaan. Terkadang seseorang ataupun perusahaan membutuhkan suatu media komputasi, dimana dapat melihat maupun mengedit data apapun yang pernah dibuat. Terkadang media komputasi ini susah untuk diakses pada saat tertentu, seperti ketika komputer rusak. Maka dari itu dibutuhkan sebuah media komputasi yang dapat diakses online dari perangkat manapun.

Oleh karena itu, berbagai layanan cloud computing hadir untuk memudahkan. Layanan ini adalah suatu layanan yang mengambil resource dari internet dimana data dan perangkat lunaknya disimpan di server. Layanan ini tentu memudahkan penggunanya dalam membuat dan menyimpan suatu data penting. Ada dua contoh dari cloud computing ini yaitu Windows Azure dan Amazon Web Services. Dari contoh layanan tersebut ada fitur-fitur yang tidak dimiliki oleh layanan cloud computing lainnya yang mungkin membuat penggunanya kesulitan memutuskan layanan cloud computing yang akan digunakan.

2.    Pembahasan

Cloud computing adalah sebuah model untuk memberikan layanan teknologi informasi dimana resource diambil dari internet melalui tool dan aplikasi berbasis web dan bukan koneksi langsung ke server. Data dan perangkat lunak disimpan di server. Namun, struktur cloud computing memungkinkan akses ke informasi asalkan perangkat elektronik tersebut memiliki akses ke web. Jenis sistem ini memungkinkan penggunanya bekerja dari jarak jauh (secara remote).

Cloud computing mempunyai berbagai manfaat, diantaranya sebagai berikut:

- Semua data tersimpan di server secara terpusat

Salah satu keunggulan teknologi cloud adalah memungkinkan pengguna untuk menyimpan data secara terpusat di satu server berdasarkan layanan yang disediakan oleh penyedia layanan Cloud Computing itu sendiri. Dengan demikian, pengguna tidak per perlu lagi menyediakan infrastruktur seperti data center, media penyimpanan/storage dll karena semua telah tersedia secara virtual.

- Keamanan Data

Keamanan data pengguna dapat disimpan dengan aman lewat server yang disediakan oleh penyedia layanan Cloud Computing seperti jaminan platform teknologi, jaminan ISO, data pribadi, dll.

- Fleksibilitas dan skalabilitas yang tinggi

Teknologi Cloud menawarkan fleksibilitas dengan kemudahan data akses, kapan dan dimanapun kita berada dengan catatan bahwa pengguna (user) terkoneksi dengan internet. Selain itu, pengguna dapat dengan mudah meningkatkan atau mengurangi kapasitas penyimpanan data tanpa perlu membeli peralatan tambahan seperti hardisk. 

- Investasi jangka panjang

Penghematan biaya akan pembelian inventaris seperti infrastruktur, hardisk, dll akan berkurang dikarenakan pengguna akan dikenakan biaya kompensasi rutin per bulan sesuai dengan paket layanan yang telah disepakati dengan penyedia layanan Cloud Computing. Biaya royalti atas lisensi software juga bisa dikurangi karena semua telah dijalankan lewat komputasi berbasis Cloud.

Salah satu contoh dari Cloud Computing adalah Windows Azure. Teknologi bentukan Microsoft ini adalah sebuah bentuk implementasi Platform as a Service (PaaS) dari sebuah cloud computing. Teknologi ini memungkinkan kita untuk membangun sebuah aplikasi melalui cloud, baik berupa teknologi web application, cloud service,  maupun aplikasi-aplikasi yang berjalan di atas virtual machine.

Salah satu yang menjadi keunggulan Windows Azure adalah kemampuan untuk menjalankan aplikasi dari berbagai jenis teknologi dan platform, diantaranya adalah .NET (sebagai teknologi dari Microsoft), JAVA, dan juga PHP.

Terdapat tiga buah komponen dari teknologi Windows Azure, diantaranya adalah :

1. Compute : Merupakan bagian dari teknologi Windows Azure yang berguna dalam proses komputasi, baik secara foreground maupun background job (berjalan di belakang layar). Compute tools dari Windows Azure diantaranya adalah web role, worker role, dan virtual role.

2. Storage : Merupakan bagian dari teknologi Windows Azure yang berguna dalam proses penyimpanan data. Terdapat dua jenis storage dalam Windows Azure, yang pertama adalah Azure Storage yang berguna untuk penyimpanan data yang berbentuk table, cloud, dan blob. Sementara itu, bentuk storage lainnya adalah SQL Azure yang merupakan versi SQL Server yang berjalan di cloud.

3.  Fabric : Merupakan bagian yang berguna sebagai “otak” dari teknologi ini. Proses ini diatur oleh Windows Azure Fabric Controller yang berguna dalam proses scheduling, resource allocation, dan management. 

Windows Azure bersandar pada teknologi REST (Representational State Transfer) sehingga proses komunikasi antar aplikasi dapat dilakukan dengan menggunakan protokol HTTP. Abstraksi dari konsep Windows Azure dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

 

Windows Azure memiliki beberapa kelebihan diantaranya:

-  Platform Kuat dan Praktis

Pengembang Anda tidak perlu belajar perkakas atau platform baru untuk memanfaatkan keunggulan dari kekuatan awan. Dengan Microsoft Azure, dengan mudah Anda dapat memindahkan aplikasi yang sudah ada ke awan, dan pengembang Anda dapat membuat aplikasi dan layanan baru menggunakan teknologi yang sudah mereka ketahui dan percaya.

-  Fleksibilitas

Anda dapat mengerjakan beberapa hal secara serempak. Karena itulah Microsoft Azure memberi Anda ketangkasan untuk memanfatkan bermacam aplikasi perkakas pengembangan, manajemen layanan otomatis dan pusat data global untuk merespon lebih cepat terhadap kebutuhan konsumen. Saatnya fokus pada pembeda yang membuat Anda kompetitif dan raih pasar baru.

-  Kebebasan Memilih

Kini Departemen TI Anda adalah pengambil keputusan. Microsoft Azure membuat mereka dapat mengatur, mengimplementasi dan menyimpan data, sementara Anda fokus pada tantangan bisnis dan kebutuhan konsumen.

-  Penyederhanaan Pendekatan

Pengembang Anda sudah menguasai banyak bahasa, sehingga tak perlu lagi mempelajari bahasa baru. Dengan Microsoft Azure, mereka dapat menciptakan dan mengatur aplikasi dan layanan menggunakan bahasa yang sudah mereka kuasai seperti .Net, java, PHP dan Ruby.

-  Solusi yang dapat diandalkan

Anda adalah pihak yang dapat diandalkan. Begitu pula komputasi awan dari Microsoft. Dengan kinerja 99,9%+ dan dukungan 24/7, Anda tak akan pernah kehabisan kekuatan awan.

Contoh lain dari cloud computing adalah Amazon Web Services. Amazon Web Services adalah sekumpulan layanan-layanan berbasis cloud yang di sediakan oleh Amazon semenjak tahun 2002. Meskipun salah satau perusahaan raksasa internet ini sering kita kenal untuk membeli buku, namun sekarang Amazon telah menambah layanan nya dalam hal infrastrutktur cloud. Yang lebih menakjubkan lagi adalah Amazon Web Services ini menyediakan layanan-layanan nya yang saling terintegrasi dan mudah kustomisasi.

Layanan-layanan Amazon Web Services dapat di kelompokkan menjadi 5 bagian besar:

- Layanan Komputasi: Layanan ini di khususkan untuk memberi infrastruktur untuk pengguna yang ingin menggunakan Amazon untuk melakukan komputasi seperti server atau clustered server. Dimana server-server tersebut disebut instance. Kita dapat memiliki lebih dari 1 instance dan dapat tersebar di semua datacenter Amazon. Instance-instance tersebut juga dapat di kustomisasi sesuai dengan keingina user.

- Layanan Penyimpanan: Layanan ini di khususkan untuk memberi infrastruktur untuk pengguna yang ingin menggunakan Amazon untuk melakukan penyimpanan. Layanan ini dapat digunakan oleh user sebagai media backup maupun Content Delivery Network (CDN). Data-data kita di simpan dengan aman, cepat dan dapat diandalkan.

- Layanan Basis Data: Layanan ini di khususkan untuk basis data, dimana basis data kita tersebut disimpan di cloud, dan dapat di akses dari mana saja secara aman, cepat dan terpecaya. Layanan ini tentunya sangan menghemat waktu bagi para pengembang aplikasi web, karena akan menghemat banyak waktu dalam melakukan konfigurasi dan replikasi data.

- Layanan Jaringan: Layanan ini di khususkan untuk mengatur jaringan antara layanan-layanan yang di dalam cloud maupun di luar cloud. Salah satu layanan nya adalah DNS Server yang memberikan kita kemudahan untuk konfigurasi DNS website domain yang kita miliki dengan harga yang sangat terjangkau dan sangat cepat.

- Layanan Aplikasi: Layanan aplikasi ini desediakan oleh Amazon untuk melengkapi layanan-layanan yang lainnya. Layanan-layanan ini seperti aplikasi pencarian, aplikasi notifikasi, aplikasi email server, aplikasi workflow.

Layanan komputasi yang di sediakan oleh Amazon Web Services ini adalah:

- Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) adalah platform komputasi berupa virtual computer yang dapat di kustomisasi maupun di kembangkan dengan menggunakan prinsip cluster dan load balance. Untuk deployment nya sendiri sangat mudah sekali karena hanya perlu memilih image yang disebut AMI (Amazon Machine Instances) dan setup hanya perlu 5-10 menit. Lihat disini untuk cara melakukan setup Amazon EC2.

- Amazon Elastic Map Reduce adalah layanan yang membantu analisis data seperti data penjualan, data stock, data server log dan lain-lain. Yang kemudian data-data tersebut dapat di konversikan menjadi sebuah hasil analisis yang dapat digunakan dalam sistem pengambil keputusan.

- Elastic Load Balancing adalah layanan yang menjadi satu paket dengan Amazon EC2, dimana layanan ini berfungsi untuk menyeimbangkan beban antara instance-instance yang kita miliki dalam Amazon EC2.

Sedangkan layanan penyimpanan yang di sediakan oleh Amazon Web Services ini adalah:

- Amazon Simple Storage Service (S3) adalah salah satu layanan media penyimpanan yang paling favorit di media internet. Karena selain harganya sangat murah, layanan ini juga sangat aman dan sangat dapat diandalkan. Namun tidak hanya itu, layanan ini juga terintegrasi dengan layanan-layanan amazon lainnya, khusus nya Amazon EC2, dimana akan menggunakan EBS storage yang disimpan diatas Amazon S3 ini. Dengan bantuan perangkat lunak yang kita install di komputer kita, kita dapat menjadikan Amazon S3 ini menjadi shared folder maupun Network Attached Storage.

- Amazon Elastic Block Store (EBS) adalah layanan ini juga merupakan salah satu paket dari Amazon EC2, dimana sistem operasi yang berjalan diatas Amazon EC2 membutuhkan harddrive, dan EBS storage ini adalah sebagai penggantinya. EBS ini juga merupakan media yang disimpan diatas Amazon S3.

- AWS Storage Gateway adalah layanan penyimpanan yang disediakan Amazon untuk perusahaan berskala besar. Dimana layanan ini membutuhkan VMware HyperX dengan requirements yang cukup tinggi. Layanan ini dapat menjadikan media penyimpanan yang ada di local cloud kita tersinkronisasi otomatis dengan media penyimpanan yang ada di Amazon S3. Sangat cocok bagi perusahaan yang memiliki banyak data sensitif dan butuh offsite backup.

- Amazon CloudFront adalah layanan untuk distribusi konten ke berbagai lokasi server Amazon. Layanan ini digunakan untuk Content Delivery Network (CDN), yang banyak di gunakan untuk aplikasi web sehingga kecepatan load untuk konten akan jauh berkurang, sebab konten diambil dari lokasi terdekat dari user yang sedang melakukan akses ke website.

Amazon Web Services memiliki kelebihan yaitu:

-  Amazon sendiri menggunakan AWS untuk menjalankan amazon.com. Hal ini berarti bahwa kita dapat menggunakan infrastruktur yang sama dengan infrastruktur yang digunakan oleh amazon.com.

-  Kita dapat memilih region dimana layanan AWS yang kita pakai akan ditaruh. Semakin dekat user dengan region maka akses akan menjadi lebih cepat.

-  Mudah menaikkan/menurunkan resource yang diperlukan sesuai kebutuhan.

3. Kesimpulan

Dari pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa diantara dua jenis Cloud Computing yaitu Windows Azure dan Amazon Web Services terdapat beberapa perbedaan. Pada Windows Azure layanan untuk penyimpanan sudah terdapat pada satu layanan untuk komputasi  Sedangkan pada Amazon Web Services, setiap layanan komputasi dibagi-bagi lagi. Untuk Azure mempunyai kelebihan platform kuat dan praktis, flexibel, kebebasan memilih dan bantuan 24 jam. Untuk Amazon Web Services memiliki kelebihan memilih region, mudah menaikkan dan menurunkan resource.

Sumber:

https://bfl-definisi.blogspot.co.id/2017/05/pengertian-manfaat-jenis-contoh-cloud-computing.html
http://www.cloudindonesia.or.id/mengenal-windows-azure.html
http://www.cloudindonesia.or.id/pengenalan-amazon-web-services.html
http://blog.anugrahpratama.com/microsoft-azure-media-penyimpanan-berbasis-cloud/
https://github.com/wlzch/praxmatig/blob/master/source/_posts/2013-09-25-amazon-web-service-for-beginner.markdown