Lisensi ini mengizinkan setiap orang untuk menggubah, memperbaiki, dan membuat...

Team project ©2017 Dony Pratidana S. Hum | Bima Agus Setyawan S. IIP

Hak cipta dan penggunaan kembali:

Lisensi ini mengizinkan setiap orang untuk menggubah, memperbaiki, dan membuat ciptaan turunan bukan untuk kepentingan komersial, selama anda mencantumkan nama penulis dan melisensikan ciptaan turunan dengan syarat yang serupa dengan ciptaan asli.

Copyright and reuse:

This license lets you remix, tweak, and build upon work non-commercially, as long as you credit the origin creator and license it on your new creations under the identical terms.

IMPLEMENTASI ALGORITMA KUANTUM GROVER

MENGGUNAKAN RIGETTI FOREST SDK

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Komputer (S.Kom.)

Anthony

00000011609

PROGRAM STUDI INFORMATIKA

FAKULTAS TEKNIK DAN INFORMATIKA

UNIVERSITAS MULTIMEDIA NUSANTARA

TANGERANG

2019

Implementasi algoritma kuantum..., Anthony, FTI UMN, 2019

ii

LEMBAR PENGESAHAN



Oleh

Nama : Anthony

NIM : 00000011609

Program Studi : Informatika

Fakultas : Teknik dan Informatika

Tangerang, 24 April 2019

Ketua Sidang Dosen Penguji

Farica Perdana Putri,

S.Kom., M.Sc.

Julio Christian Young, M.Kom.

Dosen Pembimbing

Arya Wicaksana, S.Kom., M.Eng.Sc.

Mengetahui,

Ketua Program Studi Informatika

Seng Hansun, S.Si., M.Cs.


iii

PERNYATAAN TIDAK MELAKUKAN PLAGIAT

Dengan ini saya:

Nama : Anthony

NIM : 00000011609



menyatakan bahwa Skripsi yang berjudul “Implementasi Algoritma Kuantum

Grover Menggunakan Rigetti Forest SDK” ini adalah karya ilmiah saya sendiri,

bukan plagiat dari karya ilmiah yang ditulis oleh orang lain atau lembaga lain, dan

semua karya ilmiah orang lain atau lembaga lain yang dirujuk dalam Skripsi ini

telah disebutkan sumber kutipannya serta dicantumkan di Daftar Pustaka.

Jika di kemudian hari terbukti ditemukan kecurangan / penyimpangan, baik dalam

pelaksanaan Skripsi maupun dalam penulisan laporan Skripsi, saya bersedia

menerima konsekuensi dinyatakan TIDAK LULUS untuk mata kuliah Skripsi

yang telah saya tempuh.


Anthony


iv

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Multimedia Nusantara, saya yang bertanda

tangan di bawah ini:

Nama : Anthony

NIM : 00000011609



Jenis Karya : Skripsi

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui dan memberikan izin kepada

Universitas Multimedia Nusantara hak Bebas Royalti Non-eksklusif (Non-

exclusive Royalty-Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul:

Implementasi Algoritma Kuantum Grover Menggunakan Rigetti Forest SDK

beserta perangkat yang dibutuhkan.

Dengan Hak Bebas Royalti Non-eksklusif ini, pihak Universitas Multimedia

Nusantara berhak menyimpan, mengalihmedia atau format-kan, mengelola dalam

bentuk pangkalan data (database), merawat, dan mendistribusi dan menampilkan

atau mempublikasikan karya ilmiah saya di internet atau media lain untuk

kepentingan akademis, tanpa perlu meminta izin dari saya maupun memberikan

royalty kepada saya, selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis karya

ilmiah tersebut.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk dipergunakan

sebagaimana mestinya.


Anthony


v

HALAMAN PERSEMBAHAN / MOTO

Karya ini kupersembahkan bagi keluargaku terkasih

If somebody offers you an amazing opportunity

but you are not sure you can do it,

say yes

then learn how to do it later!

-Richard Branson-


vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan

rahmatNya, penulis dapat menyelesaikan penelitian dan laporan skripsi yang

berjudul “Implementasi Algoritma Kuantum Grover Menggunakan Rigetti Forest

SDK”.

Terselesaikannya penelitian dan laporan skripsi ini tidak lepas dari

berbagai pihak yang membantu penulis. Penulis mengucapkan terima kasih

kepada:

1. Dr. Ninok Leksono, Rektor Universitas Multimedia Nusantara, yang

memberi inspirasi bagi penulis untuk berprestasi,

2. Friska Natalia, Ph.D., Dekan Fakultas Teknik dan Informatika Universitas

Multimedia Nusantara,

3. Seng Hansun, S.Si., M.Cs., Ketua Program Studi Informatika Universitas

Multimedia Nusantara, yang menerima penulis dengan baik untuk

berkonsultasi,

4. Arya Wicaksana, S.Kom., M.Eng.Sc., yang membimbing pembuatan

Skripsi dan yang telah mengajar penulis tata cara menulis karya ilmiah

dengan benar,

5 Julio Cristian Young, M.Kom., yang memberikan saran dan pertanyaan

yang membangun kepada penulis dalam penelitian Skripsi,

6. Keluarga yang selalu membantu dan memberikan semangat kepada

penulis dalam menyelesaikan penelitian dan laporan Skripsi,


vii

7. Sahabat-sahabat penulis yang telah memberikan motivasi dan semangat

dalam penyelesaian penelitian dan laporan Skripsi.

Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik sebagai sumber informasi maupun

sumber inspirasi, bagi para pembaca.


Anthony


viii



ABSTRAK

Komputer kuantum memiliki potensi seperti memecahkan faktorisasi bilangan

yang besar ke dalam faktor prima dan melakukan pencarian data pada database

tidak terstruktur. Tantangan komputer kuantum membuat banyak perusahaan

seperti Google, IBM, Rigetti melakukan riset terhadap komputasi kuantum.

Rigetti menyediakan quantum virtual machine bernama Forest SDK untuk

melakukan pemrograman kuantum. Pemrograman kuantum seperti algoritma

kuantum Grover untuk pencarian data dapat disimulasikan menggunakan

Quantum Computing Playground. Penelitian ini bertujuan untuk

mengimplementasikan algoritma kuantum Grover menggunakan Rigetti Forest

SDK dan mengevaluasi performanya dari sisi user time dengan Quantum

Computing Playground pada dua perangkat keras berbeda. Hasil evaluasi untuk

jumlah qubit 10, nilai terbesar 1023, dan jumlah data 1024 menunjukkan performa

user time dari implementasi algoritma kuantum Grover menggunakan Rigetti

Forest SDK adalah 100,81 detik dan Quantum Computing Playground adalah

21,93 detik di perangkat keras 1. Sementara di perangkat keras 2 menunjukkan

user time dari implementasi algoritma kuantum Grover menggunakan Rigetti

Forest SDK adalah 62,08 detik dan Quantum Computing Playground adalah 21,04

detik.

Kata Kunci: algoritma kuantum Grover, pencarian data, Quantum Computing

Playground, Rigetti Forest SDK, user time


ix

IMPLEMENTATION OF GROVER QUANTUM ALGORITHM

USING RIGETTI FOREST SDK

ABSTRACT

Quantum computer has potential to solve factorization of large numbers of prime

factors and data search in unstructed database. Quantum computer challenge’s

makes many companies like Google, IBM, Rigetti do research on quantum

computing. Rigetti provides quantum virtual machine called Forest SDK for

quantum programming. Quantum programming such as Grover quantum

algorithm for data searching also can be simulated with Quantum Computer

Playground. This research aims to implement Grover quantum algorithm with

Rigetti Forest SDK and evaluate its user time performance compared to Quantum

Computing Playground using two different hardware. Evaluation results show that

user time of implementation Grover quantum algorithm with Rigetti Forest SDK

is 100.81 second and Quantum Computing Playground is 21.93 second using

hardware 1 for 10 qubits, 1024 data and the largest value is 1023. Using hardware

2, user time of implementation Grover quantum algorithm with Rigetti Forest

SDK is 62.08 second and Quantum Computing Playground is 21.04 second.

Keywords : data search, Grover quantum algorithm, Quantum Computing

Playground, Rigetti Forest SDK, user time


x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN TIDAK MELAKUKAN PLAGIAT ..................... iii

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

................................................................................................................................ iv

HALAMAN PERSEMBAHAN / MOTO ............................................................... v

KATA PENGANTAR ........................................................................................... vi

ABSTRAK ........................................................................................................... viii

ABSTRACT ........................................................................................................... ix

DAFTAR ISI ........................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii

DAFTAR RUMUS .............................................................................................. xiv

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ........................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 4

1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 4

1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 5

1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 5

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................... 5

BAB II LANDASAN TEORI ................................................................................. 7

2.1 Quantum Bit ............................................................................................. 7

2.2 Quantum Gate ........................................................................................... 8

2.3 Algoritma Kuantum Grover ..................................................................... 9

2.4 Quantum Computing Playground ........................................................... 11

2.5 Rigetti Forest SDK ................................................................................. 12

BAB III METODOLOGI PENELITIAN DAN PERANCANGAN PROGRAM 14

3.1 Metodologi Penelitian ............................................................................ 14

3.2 Perancangan Program ............................................................................. 15

3.2.1 Flowchart ........................................................................................ 15

3.2.2 Rancangan Tampilan Antarmuka .................................................... 19

BAB IV IMPLEMENTASI DAN ANALISIS ...................................................... 21

4.1 Spesifikasi Perangkat ............................................................................. 21

4.2 Implementasi Program ........................................................................... 21

4.2.1 Implementasi Tampilan Antarmuka ................................................ 22

4.2.2 Implementasi Algoritma.................................................................. 23

4.3 Uji Coba Implementasi ........................................................................... 25

4.3.1 Uji Coba Skenario Pertama ............................................................. 25

4.3.2 Uji Coba Skenario Kedua................................................................ 27

4.3.3 Uji Coba Skenario Ketiga ............................................................... 28

4.3.4 Uji Coba Skenario Keempat............................................................ 30

4.3.5 Uji Coba Skenario Kelima .............................................................. 32

4.4 Evaluasi Hasil ......................................................................................... 34


xi

BAB V SIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 43

5.1 Simpulan ................................................................................................. 43

5.2 Saran ....................................................................................................... 44

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 45


xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Representasi qubit dengan dua elektron pada sebuah atom ........... 8

Gambar 2.2 Beberapa single qubit gate ............................................................. 9

Gambar 2.3 Pembuatan objek Program dengan pyQuil .................................... 12

Gambar 2.4 Implementasi Hadamard dan CNOT gate dengan pyQuil . .......... 12

Gambar 2.5 Implementasi kode pembuatan gate baru . .................................... 13

Gambar 2.6 Implementasi kode wavefunction simulator ................................. 13 Gambar 3.1 Flowchart utama program ............................................................. 15

Gambar 3.2 Flowchart implementasi algoritma kuantum Grover (1) ............... 16

Gambar 3.3 Flowchart implementasi algoritma kuantum Grover (2) ............... 18

Gambar 3.4 Rancangan halaman home ............................................................. 19

Gambar 3.5 Rancangan halaman pencarian data .............................................. 20

Gambar 3.6 Rancangan tampilan credits .......................................................... 20

Gambar 4.1 Halaman home ............................................................................... 22

Gambar 4 2 Halaman pencarian data ................................................................ 22

Gambar 4.3 Halaman credits ............................................................................ 23

Gambar 4.4 Implementasi kode inisialisasi ...................................................... 23

Gambar 4.5 Implementasi kode amplitude amplification ................................ 24

Gambar 4.6 Implementasi kode fungsi Oracle.................................................. 24

Gambar 4.7 Implementasi kode Diffusion matrix ............................................ 24

Gambar 4.8 Implementasi kode measure .......................................................... 25

Gambar 4.9 Grafik performa user time implementasi Rigetti Forest dan

Quantum Computing Playground pada perangkat keras 1 ........ 35

Gambar 4.10 Grafik performa user time implementasi Rigetti Forest dan

Quantum Computing Playground pada perangkat keras 2 ............ 36

Gambar 4.11 Grafik performa user time menggunakan jumlah prosesor dan clock

speed berbeda pada implementasi Rigetti Forest .......................... 37

Gambar 4.12 Grafik performa user time menggunakan jumlah prosesor dan clock

speed berbeda pada Quantum Computing Playground ................. 38

Gambar 4.13 Grafik performa user time implementasi Rigetti Forest pada

perangkat keras 1 dan 2 terhadap jumlah data .............................. 39

Gambar 4.14 Grafik performa user time Quantum Computing Playground pada

perangkat keras 1 dan 2 terhadap jumlah data .............................. 40

Gambar 4.15 Grafik performa user time implementasi Rigetti Forest pada

perangkat keras 1 dan 2 terhadap nilai terbesar ............................ 41

Gambar 4.16 Grafik performa user time Quantum Computing Playground pada

perangkat keras 1 dan 2 terhadap nilai terbesar ............................ 42


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Skenario pengujian program .............................................................. 25

Tabel 4.2 Perhitungan input skenario pertama .................................................. 26

Tabel 4.3 Perhitungan variabel bitstring, nQubit dan nState skenario pertama 26

Tabel 4.4 Perhitungan Hadamard gate setiap qubit skenario pertama .............. 26

Tabel 4.5 Perhitungan amplitude state qubit setelah dilakukan Oracle gate dan

Diffusion gate skenario pertama ........................................................ 26

Tabel 4.6 Perhitungan input skenario kedua...................................................... 27

Tabel 4.7 Perhitungan variabel bitstring, nQubit dan nState skenario kedua ... 27

Tabel 4.8 Perhitungan Hadamard gate setiap qubit skenario kedua .................. 27


Diffusion gate skenario kedua ........................................................... 28

Tabel 4.10 Perhitungan skenario ketiga ............................................................... 28

Tabel 4.11 Perhitungan variabel bitstring, nQubit, dan nState skenario ketiga .. 29

Tabel 4.12 Perhitungan Hadamard gate setiap qubit skenario ketiga ................. 29


Diffusion gate skenario ketiga ........................................................... 30

Tabel 4.14 Perhitungan input skenario keempat.................................................. 30

Tabel 4.15 Perhitungan variabel bitstring, nQubit, dan nState skenario keempat31

Tabel 4.16 Perhitungan Hadamard gate setiap qubit skenario keempat .............. 31


Diffusion gate skenario keempat ....................................................... 32

Tabel 4.18 Perhitungan input skenario kelima .................................................... 32

Tabel 4.19 Perhitungan variabel bitstring, nQubit, dan nState skenario kelima . 33

Tabel 4.20 Perhitungan Hadamard gate setiap qubit skenario kelima ................ 33


Diffusion gate skenario kelima .......................................................... 34


xiv

DAFTAR RUMUS

Rumus 2.1 Superposition qubit .............................................................................. 7

Rumus 2.2 Probabilitas hasil qubit ......................................................................... 7

Rumus 2.3 Hadamard gate ..................................................................................... 8

Rumus 2.4 Perhitungan Hadamard gate ................................................................. 8

Rumus 2.5 Fungsi Oracle .. ................................................................................... 10

Rumus 2.6 Superposition dengan Hadamard gate ................................................ 10

Rumus 2.7 Diffusion matrix .................................................................................. 11


xv

DAFTAR LAMPIRAN

1. Lampiran – L1.Form Bimbingan Skripsi

2. Lampiran – L2.Riwayat Hidup

3. Lampiran – L3.Tabel Evaluasi User Time (1)







Lisensi ini mengizinkan setiap orang untuk menggubah, memperbaiki, dan membuat...

Documents

Transcript of Lisensi ini mengizinkan setiap orang untuk menggubah, memperbaiki, dan membuat...