क्वांटम कम्प्यूटिंग: अर्थ, लाभ और अधिक

इस सब से उलझन में है कि क्वांटम कंप्यूटिंग बात कर रही है और यह समझने के लिए खुजली कर रही है कि यह सब क्या है? यहाँ एक शुरुआत के अनुकूल परिचय है।

मात्रा कंप्यूटिंग गणना करने में क्वांटम-यांत्रिक सिद्धांतों का अनुप्रयोग है। यहां नियोजित मूल घटनाएं हैं नाज़ुक हालत और superposition.

जबकि क्वांटम कंप्यूटिंग एक अपेक्षाकृत नया मूलमंत्र है, क्वांटम यांत्रिकी बहुत लंबे समय से अस्तित्व में है। यह इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में प्रमुख विकास के लिए जिम्मेदार था और इसके अतिरिक्त मानव जाति के कई रहस्यों के उत्तर भी प्रदान करता है।

क्वांटम यांत्रिकी इस बात पर ध्यान केंद्रित करती है कि परमाणु और उप-परमाणु कण कैसे काम करते हैं, जबकि क्वांटम शब्द सबसे छोटे कण को ​​संदर्भित करता है जिसके साथ कोई काम कर सकता है। यह किसी भी भौतिक वस्तु का सबसे बुनियादी निर्माण खंड है।

मैक्स प्लैंक से लेकर अल्बर्ट आइंस्टीन, नील्स बोहर और इरविन श्रोडिंगर तक, कई महान वैज्ञानिक क्वांटम यांत्रिकी के विकास और क्वांटम कंप्यूटिंग दौड़ में इसकी अंतिम परिणति में शामिल थे - हमारे समय की सबसे बड़ी प्रौद्योगिकी दौड़ में से एक।

यह पोस्ट आपको क्वांटम घटना की जादुई दुनिया में ले जाती है, आपको दिखाती है कि इससे कंप्यूटर कैसे बनाया जाता है, और इससे संबंधित क्षेत्रों की खोज की जाती है।

दूर से डरावना एक्शन

क्वांटम घटनाएँ पारंपरिक समझ को धता बताती हैं और शास्त्रीय भौतिकी से पूरी तरह से अलग शर्तों पर काम करती हैं। इसलिए, 1930 के दशक में, आइंस्टीन ने क्वांटम उलझाव की घटना का वर्णन करने के लिए "दूरी पर डरावना कार्रवाई" शब्दों का इस्तेमाल किया और यह कैसे पारंपरिक विज्ञान में फिट नहीं होता है।

क्वांटम उलझाव कोई नई बात नहीं है। यदि आप दो कण एक ही स्थान पर और तुरंत बनाते हैं, तो वे उलझ जाते हैं। यानी एक को जो कुछ होता है, वह दूसरे को प्रभावित करता है।

यह प्यार में पड़ने जैसा है और जब भी आप अपने प्रेमी के बारे में सोचते हैं तो फोन आता है। या कॉल करना और सुनना "मैं बस आपको कॉल करने वाला था"। एक ही समय में एक जैसे जुड़वां बच्चों के बीमार पड़ने के बारे में भी जाना जाता है।

क्वांटम उलझाव का सबसे डरावना हिस्सा यह है कि आप उलझे हुए कणों में से एक को दूर ले जा सकते हैं। और जो भी परिस्थितियाँ आप इसके अधीन करते हैं, वह दूसरे कण को ​​तुरंत प्रभावित करेगी, यहाँ तक कि आधी आकाशगंगा से भी।

क्वांटम कंप्यूटर इस संपत्ति को एक साथ कई कणों पर भारी मात्रा में जानकारी संग्रहीत करने के लिए नियोजित करते हैं। इन कणों को qubits या क्वांटम-बिट्स कहा जाता है, लेकिन पहले, दूसरी क्वांटम-मैकेनिकल घटना पर एक नज़र डालें।

इरविन श्रोडिंगर और उनकी कैटे

एक अन्य प्रारंभिक क्वांटम शोधकर्ता ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी इरविन श्रोडिंगर थे, जिन्होंने अल्बर्ट आइंस्टीन की तरह, क्वांटम घटना के कुछ हिस्सों को समान रूप से हास्यास्पद पाया। इसलिए, उन्होंने क्वांटम सुपरपोजिशन के विरोधाभास की कल्पना करने के लिए "श्रोडिंगर की बिल्ली" नामक अब प्रसिद्ध विचार प्रयोग के साथ आया।

हालांकि यह प्रयोग बताता है कि यदि आप एक बिल्ली और कुछ ऐसा रखते हैं जो बिल्ली को एक बॉक्स में मार सकता है और उसे सील कर सकता है। जब तक आपने बक्सा नहीं खोला तब तक आपको पता नहीं चलेगा कि बिल्ली मर गई या जिंदा। तो, तार्किक रूप से, जब तक आप बॉक्स नहीं खोलते तब तक बिल्ली मृत और जीवित दोनों थी।

सुपरपोजिशन दूसरी घटना है जो क्वांटम कंप्यूटिंग को संभव बनाती है। जहां शास्त्रीय कंप्यूटर सूचनाओं के बिट्स के साथ काम करते हैं जो किसी भी समय 1 या 0 का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं, क्वांटम कंप्यूटर क्वैबिट्स (क्वांटम बिट्स) के साथ काम करते हैं जो एक ही समय में 0 और 1 दोनों का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं, ठीक उसी तरह जैसे बिल्ली जो दोनों मृत थी और जीवित।

यहाँ qubits पर करीब से नज़र डाली गई है।

द बिट बनाम द क्यूबिट

qubit वह है जो क्वांटम कंप्यूटिंग को संभव बनाता है। क्वांटम बिट या क्यूबिट के रूप में भी जाना जाता है, क्यूबिट ऊर्जा की सबसे छोटी इकाई है जिसे आप जानकारी को बचाने और पुनर्प्राप्त करने के लिए हेरफेर कर सकते हैं।

एक नियमित कंप्यूटर बिट किसी भी समय केवल 0 या 1 हो सकता है। जबकि एक क्वांटम बिट एक ही समय में दोनों हो सकता है। इसलिए, दो नियमित बिट्स किसी भी समय 00, 01, 10 और 11 धारण कर सकते हैं। लेकिन दो क्वांटम बिट्स एक ही समय में सभी चार अवस्थाओं को धारण कर सकते हैं। इसका मतलब है 4x तेज गणना चक्र।

3 नियमित बिट्स के साथ, आप किसी भी समय 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 और 111 प्राप्त कर सकते हैं। लेकिन 3 qubits एक ही समय में सभी आठ अवस्थाओं को धारण करेंगे, जिससे आपको 8x तेज कंप्यूट चक्र मिलेगा। जैसा कि आप देख सकते हैं, यह संबंध घातीय है, फिर प्रत्येक अतिरिक्त बिट उपलब्ध जानकारी की मात्रा को दोगुना कर देता है।

तो, 5 qubits के साथ, आप 32 एक साथ राज्यों को देख रहे हैं, 10 qubits के साथ यह 1,000 से अधिक राज्यों में है, और 20 qubits पर, एक मिलियन से अधिक है। अब, विचार करें कि कितने राज्य 1,000-qubit क्वांटम कंप्यूटर जिसे IBM और Google विकसित कर रहे हैं, एक साथ पकड़ सकते हैं।

आप से qubits बना सकते हैं फोटॉनों, इलेक्ट्रॉन, परमाणु नाभिक, क्वांटम डॉट्स, अतिचालक, और अन्य कार्यान्वयन। लक्ष्य ऊर्जा के क्वांटम बिट्स का एक स्थिर संग्रह बनाना है जिसे आप आसानी से सेट कर सकते हैं और इच्छानुसार माप सकते हैं।

क्वांटम कंप्यूटिंग के लाभ

क्वांटम कंप्यूटिंग का प्रमुख लाभ जटिल समस्याओं से तात्कालिक परिणाम है। यह मुख्य रूप से उन स्थितियों में होता है जहां आपको कई संभावनाओं में से सही उत्तर चुनना होता है। और यह उन्हें आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस में नंबर फैक्टरिंग, बड़े पैमाने पर सिमुलेशन और पैटर्न पहचान के लिए महान बनाता है।

शास्त्रीय कंप्यूटरों के लिए मानक दृष्टिकोण प्रत्येक संभावना की जांच करना है जब तक कि आप जो खोज रहे हैं उसे ढूंढ न लें। अक्सर भूसे के ढेर की खोज में सुई कहा जाता है, इस ऑपरेशन में कितना समय लगेगा यह इस बात पर निर्भर करता है कि आपको कितनी घास या रिकॉर्ड को छानना है। और आपकी मशीन कितनी तेज है।

सुपर कंप्यूटर प्रत्येक संभावना की जाँच की गति को बढ़ाकर ऐसी समस्याओं को आसान बनाते हैं। दूसरी ओर, क्वांटम कंप्यूटर, यदि पर्याप्त मात्रा में उपलब्ध हों, तो एक साथ सभी संभावनाएं उत्पन्न कर सकते हैं। यही कारण है कि वे कुछ घंटों में समस्याओं की गणना कर सकते हैं कि साधारण कंप्यूटरों को गणना करने में सैकड़ों से हजारों साल लगेंगे।

क्वांटम कंप्यूटिंग समस्याएं और सीमाएं

जबकि आप एक शास्त्रीय कंप्यूटर में बिट्स को आसानी से माप सकते हैं, एक क्वाइब को मापने से उसकी स्थिति और उसकी उलझी हुई क्वैबिट्स नष्ट हो जाती हैं।

इसके अलावा, शास्त्रीय बिट्स अर्धचालक पदार्थों की एक विस्तृत श्रृंखला से बने होते हैं जिन्हें या तो चार्ज करना पड़ता है (1) या नहीं (0)। हालाँकि, क्यूबिट्स बहुत अधिक जटिल और लागू करने में कठिन हैं। और एक कक्षा को स्थानिक रूप से अलग करने के अलावा, आपको इसे तापमान और इलेक्ट्रोस्टैटिक उतार-चढ़ाव जैसे पर्यावरणीय हस्तक्षेप से बचाने की आवश्यकता है। क्योंकि ऐसे छोटे-छोटे पर्यावरण परिवर्तन भी इन राज्यों को भ्रष्ट कर देंगे।

उलझाव या सिस्टम संतुलन के इस नुकसान को क्वांटम डीकोहेरेंस कहा जाता है और यह एक बड़ी समस्या है जिसे ज्यादातर शोधकर्ता हल करने की कोशिश कर रहे हैं। यह इतना गंभीर है कि Google की आगामी 1,000-qubit मशीन को प्रत्येक qubit में त्रुटि सुधार के लिए 1,000 qubit तक की आवश्यकता होगी। इस प्रकार यह 1 मिलियन qubits मशीन बना देता है।

इसका मतलब यह भी है कि आप वर्तमान में एक क्वांटम कंप्यूटर को लैपटॉप या स्मार्टफोन की तरह नहीं संभाल सकते। कंप्यूटर को अपने qubits के लिए एक सुरक्षित स्तर की स्थिरता बनाए रखने के लिए प्रयोगशाला स्थितियों की आवश्यकता होती है।

एक और कमी तथाकथित क्वांटम सर्वोच्चता का सीमित दायरा है, क्योंकि हर कंप्यूटिंग समस्या में बड़ी मात्रा में संख्या या संभावनाएं शामिल नहीं होती हैं। इसलिए, क्वांटम-कंप्यूटिंग दृष्टिकोण को सही ठहराने के लिए अधिकांश अन्य कार्यों में कम्प्यूटेशनल बढ़ावा बहुत महत्वहीन है। और जब तक क्वांटम कंप्यूटर शास्त्रीय कंप्यूटरों की तुलना में सस्ते नहीं हो जाते, वे भी जल्द ही उन्हें किसी भी समय प्रतिस्थापित नहीं कर रहे हैं।

इन सभी कमियों के बावजूद, क्वांटम कंप्यूटर और उनके क्वांट कंप्यूटर उद्योग में बहुत अधिक संभावनाएं रखते हैं क्योंकि बड़ी संख्या में वे आसानी से संभाल सकते हैं।

क्या क्वांटम कंप्यूटिंग के खतरे हैं?

हाँ। हर अच्छा हैकर जानता है कि हर तकनीक में खामी है। आपको इसे बस खोजना है। इसलिए, भविष्य में क्वांटम कंप्यूटरों के वास्तविक कार्यान्वयन से कोई फर्क नहीं पड़ता, फिर भी प्रौद्योगिकी के साथ समस्याएँ होंगी। और अभिनेता उन्हें भुनाने के लिए तैयार हैं।

यह परिदृश्य बैंकिंग, वित्त, सरकार और इसी तरह की सार्वजनिक गतिविधियों जैसे उपयोगों को संदर्भित करता है। दूसरा परिदृश्य तब होता है जब एक दुर्भावनापूर्ण अभिनेता एक उपलब्धि हासिल करने के लिए एक अच्छे क्वांटम कंप्यूटर की अद्भुत शक्ति का इस्तेमाल करता है। और हमेशा की तरह, लोगों को इस तरह की संभावना के बारे में तभी पता चलेगा जब काम पूरा हो जाएगा।

क्वांटम कंप्यूटिंग संख्याओं के साथ अच्छा करती है। इसलिए, असममित एन्क्रिप्शन एल्गोरिदम जो फ़ैक्टराइज़ेशन का उपयोग करते हैं, जैसे कि सार्वजनिक-कुंजी RSA सुरक्षित नहीं हैं। दूसरी ओर, हैशिंग और सममित क्रिप्टोग्राफी, जैसे एईएस-256 और 512, साथ ही एसएचए-256 और 512, अपेक्षाकृत सुरक्षित हैं।

क्वांटम यांत्रिकी के अन्य अनुप्रयोग

क्वांटम कंप्यूटिंग की दुनिया जितनी रोमांचक है, यह अभी भी क्वांटम यांत्रिकी का एक हिस्सा है। तो, दूसरे शब्दों में, क्वांटम पार्टी अभी शुरू हो रही है।

क्वांटम यांत्रिकी अर्धचालक और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स विकास में सहायक रहा है। क्वांटम नेटवर्किंग और क्रिप्टोग्राफी के लिए भी काम चल रहा है, जैसे स्विस-आधारित क्वांटम-क्रिप्टोग्राफी अग्रणी आईडी क्वांटिक. इसके अलावा, क्वांटम घटना ने प्रकाश संश्लेषण, गंध रिसेप्टर्स, और यहां तक ​​कि सहित कई शोध क्षेत्रों में अतिरिक्त रूप से वादा दिखाया है समय की हमारी समझ.

वास्तविक दुनिया क्वांटम कंप्यूटर

वहाँ कई क्वांटम कंप्यूटर और इसी तरह के अनुप्रयोग हैं। वे Google और IBM जैसी बड़ी बहुराष्ट्रीय कंपनियों के साथ-साथ सरकारों और रिगेटी जैसे छोटे खिलाड़ियों से भी आते हैं।

क्वांटम कंप्यूटिंग वर्तमान में ग्रह पर सबसे गर्म अनुसंधान क्षेत्रों में से एक है। तो आप जितना सोच सकते हैं उससे कहीं अधिक गुप्त कार्यक्रम हैं। नीचे कुछ प्रमुख परियोजनाएं हैं:

  • Google के पास 54-qubit और 72-qubit मशीनें हैं
  • आईबीएम के पास 30-क्विट मैनहट्टन सहित दुनिया भर में फैली 65 से अधिक मशीनें हैं
  • चीन कई क्वांटम कंप्यूटरों का घर है, जिसमें 76-क्विबिट मशीन और यहां तक ​​कि क्वांटम उपग्रह संचार भी शामिल है।
  • Google की 54-qubit Sycamore- संचालित मशीन ने गणना करने के लिए केवल 200 सेकंड का समय बिताया, जिसे गणना करने के लिए सुपर कंप्यूटरों को 10,000 वर्षों की आवश्यकता होगी।
  • IBM 1,000 तक 2023-qubit मशीन विकसित कर रहा है
  • Rigetti Computing के पास 31-qubit मशीन सहित चार मालिक हैं
  • Google 1,000 तक 2029-qubit कंप्यूटर बनाने के लिए एक नया क्वांटम केंद्र बना रहा है। त्रुटि सुधार को ध्यान में रखते हुए, कि कंप्यूटर की कुल qubits 1 मिलियन तक पहुंच सकती है।

निष्कर्ष

क्वांटम कंप्यूटर यहाँ रहने के लिए हैं। चूंकि वे कई अवसर पैदा करेंगे और वास्तविक दुनिया की समस्याओं को हल करेंगे जो शास्त्रीय कंप्यूटर दशकों से संघर्ष कर रहे हैं।

हालांकि, वहां पहुंचने से पहले अभी भी बहुत काम किया जाना है और चुनौतियों का सामना करना है। और तब तक चीन दुनिया को चौंका सकता है।

Nnamdi Okeke

ननमदी ओकेके

ननमदी ओकेके एक कंप्यूटर उत्साही हैं जो पुस्तकों की एक विस्तृत श्रृंखला को पढ़ना पसंद करते हैं। उसे विंडोज़/मैक पर लिनक्स के लिए प्राथमिकता है और वह उपयोग कर रहा है
अपने शुरुआती दिनों से उबंटू। आप उसे ट्विटर पर पकड़ सकते हैं बोंगोट्रैक्स

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