Quantum Computation

Quantum Computing

Komputer kuantum (Quantum Computing) adalah alat hitung yang menggunakan sebuah fenomena mekanika kuantum, misalnya superposisi dan keterkaitan, untuk melakukan operasi data. Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit; dalam komputer kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit. Prinsip dasar komputer kuantum adalah bahwa sifat kuantum dari partikel dapat digunakan untuk mewakili data dan struktur data, dan bahwa mekanika kuantum dapat digunakan untuk melakukan operasi dengan data ini. Dalam hal ini untuk mengembangkan komputer dengan sistem kuantum diperlukan suatu logika baru yang sesuai dengan prinsip kuantum.

Pengoperasian Data Qubit

Komputer kuantum memelihara urutan qubit. Sebuah qubit tunggal dapat mewakili satu, nol, atau, penting, setiap superposisi quantum ini, apalagi sepasang qubit dapat dalam superposisi kuantum dari 4 negara, dan tiga qubit dalam superposisi dari 8. Secara umum komputer kuantum dengan qubit n bisa dalam superposisi sewenang-wenang hingga 2 n negara bagian yang berbeda secara bersamaan (ini dibandingkan dengan komputer normal yang hanya dapat di salah satu negara n 2 pada satu waktu). Komputer kuantum yang beroperasi dengan memanipulasi qubit dengan urutan tetap gerbang logika quantum. Urutan gerbang untuk diterapkan disebut algoritma quantum.

Sebuah contoh dari implementasi qubit untuk komputer kuantum bisa mulai dengan menggunakan partikel dengan dua putaran menyatakan: “down” dan “up”. Namun pada kenyataannya sistem yang memiliki suatu diamati dalam jumlah yang akan kekal dalam waktu evolusi dan seperti bahwa A memiliki setidaknya dua diskrit dan cukup spasi berturut-turut eigen nilai , adalah kandidat yang cocok untuk menerapkan sebuah qubit. Hal ini benar karena setiap sistem tersebut dapat dipetakan ke yang efektif spin -1/2 sistem.

Quantum  Gates

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 / 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.

Algoritma pada Quantum Computing

Para ilmuwan mulai melakukan riset mengenai sistem kuantum tersebut, mereka juga berusaha untuk menemukan logika yang sesuai dengan sistem tersebut. Sampai saat ini telah dikemukaan dua algoritma baru yang bisa digunakan dalam sistem kuantum yaitu algoritma shor dan algoritma grover.

• Algoritma Shor

Algoritma yang ditemukan oleh Peter Shor pada tahun 1995. Dengan menggunakan algoritma ini, sebuah komputer kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang saat ini secara umum digunakan untuk mengamankan pengiriman data. Kode yang disebut kode RSA ini, jika disandikan melalui kode RSA, data yang dikirimkan akan aman karena kode RSA tidak dapat dipecahkan dalam waktu yang singkat. Selain itu, pemecahan kode RSA membutuhkan kerja ribuan komputer secara paralel sehingga kerja pemecahan ini tidaklah efektif.

• Algoritma Grover

Algoritma Grover adalah sebuah algoritma kuantum yang menawarkan percepatan kuadrat dibandingkan pencarian linear klasik untuk list tak terurut. Algoritma Grover menggambarkan bahwa dengan menggunakan pencarian model kuantum, pencarian dapat dilakukan lebih cepat dari model komputasi klasik. Dari banyaknya algoritma kuantum, algoritma grover akan memberikan jawaban yang benar dengan probabilitas yang tinggi. Kemungkinan kegagalan dapat dikurangi dengan mengulangi algoritma. Algoritma Grover juga dapat digunakan untuk memperkirakan rata-rata dan mencari median dari serangkaian angka, dan untuk memecahkan masalah Collision.

Referensi :

http://id.wikipedia.org/wiki/Komputer_kuantum

http://maya-ardiati-fst12.web.unair.ac.id/artikel_detail-117049-Prokom-Artikel%20Quantum%20Computing%20Dan%20Quantum%20Crypto.html

http://mojomakearocket.blogspot.com/2015/04/tugas-softskill-pertemuan-2-quantum.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_gate

Cloud Computing

Cloud computing merupakan sebuah evolusi dari virtualization berupa arsitektur yang berorientasi layanan menggunakan komputasi utility. Cara kerja cloud computing bersifat transparan, mudah diakses sehingga pengguna tidak perlu pengetahuan lanjutan dan hanya perlu tahu bagaimana untuk mengaksesnya. Cloud computing adalah gabungan pemanfaatan teknologi komputasi dan Internet di mana informasi secara permanen tersimpan pada web hosting dan disimpan sementara di perangkat pengguna yang digunakan. 

Sedangkan menurut Wikipedia, cloud computing adalah gabungan pemanfaatan teknologi komputer ('komputasi') dan pengembangan berbasis Internet ('awan'). Awan (cloud) adalah metafora dari internet, sebagaimana awan yang sering digambarkan di diagram jaringan komputer. Sebagaimana awan dalam diagram jaringan komputer tersebut, awan (cloud) dalam Cloud Computing juga merupakan abstraksi dari infrastruktur kompleks yang disembunyikannya. Ia adalah suatu metoda komputasi di mana kapabilitas terkait teknologi informasi disajikan sebagai suatu layanan (as a service), sehingga pengguna dapat mengaksesnya lewat Internet ("di dalam awan") tanpa mengetahui apa yang ada didalamnya, ahli dengannya, atau memiliki kendali terhadap infrastruktur teknologi yang membantunya. 

Cloud computing bisa dianggap sebagai perluasan dari virtualisasi. Perusahaan bisa menempatkan aplikasi atau sistem yang digunakan di internet, tidak mengelolanya secara internal. Contoh cloud computing untuk versi public adalah layanan-layanan milik Google seperti Google Docs dan Google Spreadsheet. Adanya kedua layanan tersebut meniadakan kebutuhan suatu aplikasi office untuk pengolah kata dan aplikasi spreadsheet di internal perusahaan. Contoh cloud computing untuk keperluan non public adalah Amazon EC2 ( Amazon Elastic Compute Cloud ). Amazon menyediakan komputer induk, kita bisa mengirim dan menggunakan sistem virtual dan menggunakannya dalam jangka waktu dan biaya sewa tertentu.

Dalam cloud computing terdapat beberapa database ygang dapat digunakan. Salah satu contohnya yaitu database yang berbasis web, antara lain : Socrata, Cebase, Dabble DB. Berikut ini penjelasan dari masing-masing database berbasis web tersebut.

1.  Socrata

Awalnya website ini bernama www.blist.com, tapi karena mengalami perubahan servis dan layanan diubah menjadi Socrata yang beralamat di www.socrata.com. Socrata adalah aplikasi database online yang relatif mudah digunakan dan dirancang untuk keperluan nonteknis pebisnis, seperti spreadsheet dan pemrograman database.

2.  Cebase

Cebase (www.cebase.com) memungkinkan anda untuk membuat aplikasi database baru secara online dengan hanya beberapa klik dari mouse komputer anda. Anda juga dapat mendesain tampilan program database seperti membuat form, membuat kolom data entri, dan sebagainya.

Data anda akan ditampilkan dalam tata letak seperti spreadsheet. Anda dapat menyortir, menambah, menghapus, serta menyaring dari kelompok data anda yang diinginkan.

3.  Dabble DB

Cara pemakaian Dabble DB (www.dabbledb.com) mirip dengan Cebase. Anda tinggal klik-klik saja pada settingan database yang ingin dibuat. DB menawarkan tiga cara untuk berbagi data. Page Option memungkinkan anda untuk mengumpulkan data dari pengguna lain, tanpa memberikan akses ke database. User Option memungkinkan pengguna lain untuk mengakses data mentah di database. Schema Option dapat mengaktifkan JavaScript API untuk membiarkan orang lain berinteraksi dengan data anda pada situs-situs lain.

Map Reduce dan NoSQL (Not Only SQL) adalah sebuah pemogramaan framework guna untuk membantu user mengembangankan sebuah data yang ukuran besar dapat terdistribusi satu sama lain. Map-Reduce adalah salah satu konsep teknis yang sangat penting di dalam teknologi cloud terutama karena dapat diterapkannya dalam lingkungan distributed computing. Dengan demikian akan menjamin skalabilitas aplikasi kita.

Salah satu contoh penerapan nyata map-reduce ini dalam suatu produk adalah yang dilakukan Google. Dengan inspirasi dari functional programming map dan reduce Google bisa menghasilkan filesystem distributed yang sangat scalable, Google Big Table. Dan juga terinspirasi dari Google, pada ranah open source terlihat percepatan pengembangan framework lainnya yang juga bersifat terdistribusi dan menggunakan konsep yang sama, project open source tersebut bernama Apache Hadoop.

NoSQL adalah istilah untuk menyatakan berbagai hal yang didalamnya termasuk database sederhana yang berisikan key dan value seperti Memcache, ataupun yang lebih canggih yaitu non-database relational seperti MongoDB, Cassandra, CouchDB, dan yang lainnya.

Wikipedia menyatakan NoSQL adalah sistem menejemen database yang berbeda dari sistem menejemen database relasional yang klasik dalam beberapa hal. NoSQL mungkin tidak membutuhkan skema table dan umumnya menghindari operasi join dan berkembang secara horisontal. Akademisi menyebut database seperti ini sebagai structured storage, istilah yang didalamnya mencakup sistem menejemen database relasional.

Grid computing merupakan salah satu jenis dari komputasi modern. Grid computing adalah arsitektur TI baru yang menghasilkan sistem informasi perusahaan yang berbiaya rendah dan lebih adaptif terhadap dinamika bisnis. Dengan grid computing, sejumlah komponen hardware dan software yang modular dan independen akan dapat dikoneksikan dan disatukan untuk memenuhi tuntutan kebutuhan bisnis. Lebih jauh, dari sisi ekonomi, implementasi grid computing berarti membangun pusat komputasi data yang tangguh dengan struktur biaya variatif yang bias disesuaikan dengan kebutuhan.

Definisi lain dari Komputasi Grid atau Grid Computing adalah kumpulan sumber daya komputer dari berbagai lokasi untuk mencapai tujuan bersama. Grid dapat dianggap sebagai sistem terdistribusi dengan beban kerja non-interaktif yang melibatkan sejumlah besar file. Komputasi grid dibedakan dari sistem komputasi kinerja tinggi konvensional seperti komputasi cluster dalam bahwa komputer jaringan memiliki setiap node diatur untuk melakukan tugas yang berbeda atau aplikasi.  komputer Grid juga cenderung lebih heterogen dan geografis (dengan demikian tidak secara fisik ditambah) dari komputer klaster  Meskipun grid tunggal dapat didedikasikan untuk aplikasi tertentu, umumnya grid digunakan untuk berbagai tujuan.. Grids sering dibangun dengan tujuan umum perpustakaan software jaringan middleware.

Referensi :

http://www.lingkarmerah.com/2013/08/cloud-computing-adalah.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi_awan

https://www.excellent.co.id/product-services/vmware/keuntungan-teknologi-virtualisasi-cloud-computing/

https://aflah7.wordpress.com/2012/06/26/database-cloud-computing/#more-542

http://putrifebiani.blogspot.com/2014/05/map-reduce-dan-nosql.html

http://syahrulzzadie.blogspot.com/2014/10/pengertian-cloud-compunting-grid.html

Kriptografi sebagai Implementasi Komputasi di Bidang Matematika

Kriptografi adalah studi tentang teknik secara matematika yang berhubungan dengan aspek keamanan informasi confidentiality (Keyakinan akan kerahasiaan), integritas data, otentikasi entitas, dan otentikasi asal. Kriptografi ini berasal dari dua kata dari bahasa Yunani, yaitu κρυπτός (Kriptos) yang berarti “tersembunyi, rahasia” dan γράφειν (graphein) yang berarti menulis. Kriptografi ini merupakan salah satu disiplin ilmu dari kriptologi yang berfokus pada disain dari kriptosistem, yaitu pasangan algoritma yang mengambil key dan mengkonversikan teks biasa ke dalam bentuk ciphertext atau sebaliknya.
Pada dasarnya komponen kriptografi terdiri dari beberapa faktor, seperti [ARI, 08]:
1. Enkripsi : merupakan hal yang sangat penting dalam kriptografi, merupakan cara pengamanan data yang dikirimkan sehingga terjaga kerahasiaannya. Pesan asli disebut plaintext (teks-biasa), yang diubah menjadi kode – kode yang tidak dimengerti. Enkripsi bisa diartikan dengan cipher atau kode. Sama halnya dengan tidak mengerti sebuah kata maka kita akan melihatnya di dalam kamus atau daftar istilah. Beda halnya dengan enkripsi, untuk mengubah teks-biasa ke bentuk teks-kode kita gunakan algoritma yang dapat mengkodekan data yang kita ingini.
2. Dekripsi : merupakan kebalikan dari enkripsi. Pesan yang telah dienkripsi dikembalikan ke bentuk asalnya. Algoritma yang digunakan untuk dekripsi tentu berbeda dengan yang digunakan untuk enkripsi.
3. Kunci : adalah kunci yang dipakai untuk melakukan enkripsi dan dekripsi. Kunci terbagi menjadi dua bagian, yaitu kunci rahasia (private key) dan kunci umum (public key).
4. Pesan yang ada pada teks-kode ini tidak bisa dibaca karena berupa karakter – karakter yang tidak mempunyai makna (arti).
5. Plaintext : sering disebut dengan cleartext. Teks-asli atau teks-biasa ini merupakan pesan yang ditulis atau diketik yang memiliki makna. Teks-asli inilah yang diproses menggunakan algoritma kriptografi untuk menjadi ciphertext (teks-kode).

Tujuan Kriptografi
Kriptografi bertujuan untuk memberi layanan keamanan (yang juga dinamakan sebagai aspek – aspek keamanan) sebagai berikut [ARI08] [MUN, 06]:
1. Kerahasiaan (confidentiality), adalah layanan yang ditujukan untuk menjaga agar pesan tidak dapat dibaca oleh pihak – pihak yang tidak berhak. Di dalam kriptografi, layanan ini direalisasikan dengan menyandikan pesan menjadi cipherteks.
2. Integritas data (data integrity), adalah layanan yang menjamin bahwa pesan masih asli / utuh atau belum pernah dimanipulasi selama pengiriman. Untuk menjaga integritas data, sistem harus memiliki kemampuan untuk mendeteksi manipulasi pesan oleh pihak – pihak yang tidak berhak, antara lain penyisipan, penghapusan, dan pensubsitusian data lain kedalam pesan yang sebenarnya. Di dalam kriptografi, layanan ini direalisasikan dengan menggunakan tanda-tangan digital (digital signature). Pesan yang telah ditandatangani menyiratkan bahwa pesan yang dikirim adalah asli.
3. Otentikasi (authentication), adalah layanan yang berhubungan dengan identifikasi, baik mengidentifikasi kebenaran pihak – pihak yang berkomunikasi (user authentication atau entity authentication) maupun mengidentifikasi kebenaran sumber pesan (data origin authentication). Dua pihak yang saling berkomunikasi harus dapat mengotentikasi satu sama lain sehingga ia dapat memastikan sumber pesan. Didalam kriptografi, layanan ini direalisasikan dengan menggunakan tanda-tangan digital (digital signature). Tanda-tangan digital menyatakan sumber pesan.
4. Non-repudiation, merupakan hal yang berhubungan dengan si pengirim. Pengirim tidak dapat dapat mengelak bahwa dialah yang mengirim informasi tersebut.

Proses Enkripsi dan Dekripsi
Enkripsi merupakan hal yang paling penting dalam kriptografi. Enkripsi adalah suatu cara pengamanan data yang dikirimkan sehingga terjaga kerahasiaan dari data tersebut. Pesan asli diubah dengan menggunakan sebuah kunci dan menjadi barisan kode yang tidak dimengerti. Dekripsi merupakan kebalikan dari enkripsi. Pesan yang telah dilakukan enkripsi dapat dikembalikan ke bentuk asalnya dengan menggunakan kunci yang sama. Dalam hal ini, terdapat 3 jenis enkripsi dan dekripsi, yaitu:
Adapun algoritma kriptografi modern yang masih dipakai hingga saat ini antara lain sebagai berikut:
a. Algoritma Simetris
Algoritma simetris adalah algoritma yang menggunakan kunci yang sama untuk enkripsi dan dekripsinya.
Aplikasi dari algoritma simetris ini digunakan oleh beberapa algoritma di bawah ini:
• Data Encryption Standard (DES);
• Advance Encryption Standard (AES);
• International Data Encryption Algortihm (IDEA);
• A5; dan
• RC4.

b. Algoritma Asimetris
Algoritma asimetris adalah pasangan kunci kriptografi yang salah satunya digunakan untuk proses enkripsi dan yang satu lagi untuk dekripsi. Algoritma ini terdiri dari public key yang dapat diketahui okeh orang lain untuk mengenkripsi suatu pesan, namun hanya satu orang saja yang memiliki key untuk mendekripsikan data tersebut. Contoh algoritma yang menggunakan kunci asimetris ini adalah RSA (Merupakan singkatan dari nama penemunya sendiri, yaitu Rivest, Shamir, dan Adleman).

c. Algoritma Hibrida
Algoritma hibrida adalah algoritma yang memanfaatkan dua tingkatan kunci, yaitu kunci rahasia (simetri) – yang disebut juga session key (kunci sesi) – untuk enkripsi data dan pasangan kunci rahasia-kunci publik untuk pemberian tanda tangan digital serta melindungi kunci simetri. Singkatnya, algoritma ini merupakan kombinasi antara algoritma simetris dan asimetris.

Ada suatu  metode yang cukup populer diterapkan dalam enkripsi akhir-akhir ini – dan juga merupakan metode yang baik dalam mengamankan suatu data karena sifatnya yang sulit untuk diprediksi ini. Chaos (Atau yang biasa disebut dengan Chaos Theory) adalah suatu teori nonlinear di mana hasil akhirnya sulit untuk diprediksi dengan menggunakan Chaotic Map atau pemetaan yang menunjukkan semacam tanda-tanda chaotic. Ada berbagai macam mapping dalam metode Chaos ini, beberapa di antaranya adalah Duffing Map, Circle Map, Gauss Map, Hénon map, Logistic Map, dan Gingerbreadman Map.

Dengan manfaat ilmu pengetahuan tentang kriptografi diatas, ditambah dengan manfaat-manfaat lainnya yang tidak tertulis, tentunya dapat disimpulkan bahwa peran ilmu kriptografi itu sendiri tidak dapat berjalan tanpa adanya teknologi komputerisasi yang canggih. Disinilah peran komputer dalam bidang matematika, sebagai media penerapan untuk pembuatan aplikasi enkipsi dan dekripsi.

Implementasi komputasi di bidang matematika ini semakin dipermudah dengan kehadiran MATLAB. MATLAB adalah sebuah bahasa high-performance untuk komputasi teknis. MATLAB merupakan singkatan dari MATrix LABoratory. MATLAB mengintegrasikan perhitungan, visualisasi, dan pemrograman dalam suatu lingkungan yang mudah digunakan di mana permasalahan dan solusi dinyatakan dalam notasi secara matematis yang dikenal umum. MATLAB dapat digunakan sebagai kalkulator ilmiah. MATLAB dapat memvisualisasi data dalam berbagai cara, melakukan aljabar matriks, bekerja dengan polynomial dan fungsi integrasi. Seperti dalam sebuah kalkulator yang dapat deprogram, anda dapat menciptakan, mengeksekusi, dan menyimpan urutan perintah sehingga memungkinkan komputasi dilakukan secara otomatis.
MATLAB dapat diperlakukan sebagai sebuah bahasa pemrograman yang mudah dipahami, yang memungkinkan untuk menangani kalkulasi matematis dalam suatu cara yang mudah. Penggunaan MATLAB [AWA06] :
1. Matematika dan komputasi.
2. Pengembangan algoritma.
3. Pengumpulan data.
4. Pemodelan, simulasi, dan prototype.
5. Analisis data, eksplorasi, dan visualisasi.
6. Rancangan bangun grafis.
7. Pengembangan aplikasi, termasuk membangun Graphical User.

Referensi:
http://id.wikipedia.org/wiki/Kriptografi
http://id.wikipedia.org/wiki/MATLAB