क्वांटम कंप्यूटर क्या हैं?

क्वांटम कंप्यूटर गणनाओं की विविधता और सटीकता को नाटकीय रूप से बढ़ाने की क्षमता रखते हैं, जिससे कंप्यूटर के लिए नए अनुप्रयोग खुलते हैं और हमारे भौतिक घटना के मॉडल को बढ़ाते हैं। फिर भी, जबकि क्वांटम कंप्यूटर बढ़ते मीडिया कवरेज देख रहे हैं, कई अभी भी यह नहीं जानते हैं कि क्वांटम कंप्यूटर नियमित कंप्यूटर से कैसे अलग हैं। आइए देखें कि क्वांटम कंप्यूटर कैसे काम करते हैं, उनके कुछ अनुप्रयोग, और उनका आने वाला भविष्य।

क्वांटम कंप्यूटर क्या है?

क्वांटम कंप्यूटर के काम करने के तरीके को अर्थपूर्ण रूप से जांचने से पहले, हमें पहले क्वांटम कंप्यूटर को परिभाषित करने की आवश्यकता है। एक क्वांटम कंप्यूटर की छोटी परिभाषा यह है: एक कंप्यूटर, जो क्वांटम मैकेनिक्स पर आधारित है, जो कुछ जटिल गणनाओं को पारंपरिक कंप्यूटर की तुलना में बहुत अधिक कुशलता से करने में सक्षम है। यह क्वांटम कंप्यूटर की एक त्वरित परिभाषा है, लेकिन हम वास्तव में समझने के लिए कुछ समय लेना चाहते हैं कि क्वांटम कंप्यूटर को पारंपरिक कंप्यूटर से क्या अलग करता है।

नियमित कंप्यूटर द्वारा जानकारी को द्विआधारी प्रणाली के साथ एन्कोड किया जाता है: प्रत्येक बिट को या तो एक या शून्य के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। जानकारी के जटिल टुकड़ों को प्रस्तुत करने के लिए एक और शून्य की श्रृंखला जुड़ी हुई है, जैसे कि पाठ, छवियां और ऑडियो। हालांकि, इन द्विआधारी प्रणालियों में, जानकारी केवल एक या शून्य के रूप में संग्रहीत की जा सकती है, जिसका अर्थ है कि जानकारी को कैसे प्रस्तुत किया जाता है और व्याख्या की जाती है, इसकी एक कठिन सीमा है, और जैसे ही डेटा अधिक जटिल हो जाता है, यह आवश्यक रूप से लंबी और लंबी श्रृंखला में बदल जाता है। एक और शून्य।

क्वांटम कंप्यूटर जानकारी को अधिक कुशलता से संग्रहीत और व्याख्या करने में सक्षम हैं क्योंकि वे बिट्स का उपयोग जानकारी को प्रस्तुत करने के लिए नहीं करते हैं, बल्कि वे “क्यूबिट” का उपयोग करते हैं। क्यूबिट्स सुबटोमिक कण हैं जैसे फोटॉन और इलेक्ट्रॉन। क्यूबिट्स में कुछ दिलचस्प गुण हैं जो उन्हें नए तरीकों से गणना के लिए उपयोगी बनाते हैं। क्यूबिट्स में दो गुण हैं जिनका लाभ कंप्यूटर इंजीनियर ले सकते हैं: सुपरपोज़िशन और एंटैंगलमेंट।

क्वांटम सुपरपोज़िशन क्यूबिट्स को न केवल “एक” राज्य में या “शून्य” राज्य में, बल्कि इन राज्यों के बीच एक निरंतरता में अस्तित्व में रहने की अनुमति देता है, जिसका अर्थ है कि अधिक जानकारी को क्यूबिट्स का उपयोग करके रखा जा सकता है। दूसरी ओर, क्वांटम एंटैंगलमेंट एक घटना को संदर्भित करता है जहां क्यूबिट्स के जोड़े उत्पन्न किए जा सकते हैं और यदि एक क्यूबिट बदला जाता है, तो दूसरा क्यूबिट एक पूर्वानुमानित तरीके से बदल जाता है। इन क्वांटम गुणों का उपयोग जटिल डेटा को अधिक कुशलता से प्रस्तुत करने और संरचित करने के लिए किया जा सकता है।

क्वांटम कंप्यूटर कैसे काम करते हैं

क्वांटम “सुपरपोज़िशन” को उनके नाम से इसलिए कहा जाता है क्योंकि वे एक से अधिक स्थिति में एक साथ हो सकते हैं। जबकि बिट्स केवल दो स्थितियों में हो सकते हैं, क्यूबिट्स एक साथ कई स्थितियों में अस्तित्व में रह सकते हैं।

क्वांटम सुपरपोज़िशन के अस्तित्व के कारण, एक क्वांटम कंप्यूटर एक ही समय में कई अलग-अलग संभावित परिणामों की गणना करने में सक्षम है। एक बार गणना पूरी हो जाने के बाद, क्यूबिट्स को मापा जाता है, जो क्वांटम राज्य के पतन के माध्यम से एक अंतिम परिणाम बनाता है या 1, जिसका अर्थ है कि परिणाम को तब पारंपरिक कंप्यूटर द्वारा व्याख्या किया जा सकता है।

क्वांटम कंप्यूटर शोधकर्ता और इंजीनियर क्यूबिट्स की स्थिति को माइक्रोवेव या सटीक लेजर का उपयोग करके बदल सकते हैं।

कंप्यूटर इंजीनियर क्वांटम एंटैंगलमेंट का लाभ कंप्यूटर की प्रोसेसिंग पावर को नाटकीय रूप से बढ़ाने के लिए ले सकते हैं। क्वांटम एंटैंगलमेंट इस तथ्य को संदर्भित करता है कि दो क्यूबिट्स को ऐसे जोड़ा जा सकता है कि एक क्यूबिट को बदलने से दूसरा क्यूबिट एक विश्वसनीय तरीके से बदल जाता है। यह पूरी तरह से समझ में नहीं आया है कि क्यूबिट्स ऐसा संबंध क्यों स्थापित कर सकते हैं या यह घटना कैसे काम करती है, लेकिन वैज्ञानिकों को यह पर्याप्त रूप से समझ में आया है कि वे इसका लाभ क्वांटम कंप्यूटर के लिए ले सकते हैं। क्वांटम एंटैंगलमेंट के कारण, एक क्वांटम मशीन में अतिरिक्त क्यूबिट्स को जोड़ने से कंप्यूटर की प्रोसेसिंग पावर को दोगुना नहीं किया जाता है, बल्कि यह प्रोसेसिंग पावर को घातांक रूप से बढ़ाता है।

यदि यह सब थोड़ा बहुत अमूर्त लग रहा है, तो हम एक भूलभुलैया की कल्पना करके देख सकते हैं कि सुपरपोज़िशन कैसे उपयोगी हो सकता है। एक सामान्य कंप्यूटर को भूलभुलैया का समाधान करने के लिए, यह भूलभुलैया के प्रत्येक मार्ग का प्रयास करना होगा जब तक कि यह एक सफल मार्ग नहीं खोज लेता। हालांकि, एक क्वांटम कंप्यूटर मूल रूप से एक ही समय में भूलभुलैया के सभी अलग-अलग मार्गों का अन्वेषण कर सकता है, क्योंकि यह किसी एक विशिष्ट राज्य से बंधा नहीं है।

यह सभी कहने के लिए है कि एंटैंगलमेंट और सुपरपोज़िशन के गुण क्वांटम कंप्यूटर को उपयोगी बनाते हैं क्योंकि वे अनिश्चितता से निपट सकते हैं, वे अधिक संभावित राज्यों और परिणामों का अन्वेषण करने में सक्षम हैं। क्वांटम कंप्यूटर वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को बेहतर ढंग से मॉडल और समझने में मदद करेंगे कि स्थितियां जो बहुस्तरीय हैं और जिनमें कई переменables हैं।

क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग क्या है?

अब जब हमें यह समझ में आया है कि क्वांटम कंप्यूटर कैसे काम करते हैं, तो आइए क्वांटम कंप्यूटर के संभावित उपयोगों का अन्वेषण करें।

हम पहले ही इस तथ्य का उल्लेख कर चुके हैं कि क्वांटम कंप्यूटर पारंपरिक गणनाओं को बहुत तेजी से करने में सक्षम हैं। हालांकि, क्वांटम कंप्यूटर प्रौद्योगिकी का उपयोग उन चीजों को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है जो पारंपरिक कंप्यूटर के साथ संभव नहीं हो सकते हैं या बहुत ही कठिन हैं।

क्वांटम कंप्यूटर के सबसे आशाजनक और दिलचस्प अनुप्रयोगों में से एक कृत्रिम बुद्धिमत्ता के क्षेत्र में है। क्वांटम कंप्यूटर न्यूरल नेटवर्क द्वारा बनाए गए मॉडल को बेहतर बनाने और उन्हें समर्थन देने वाले सॉफ़्टवेयर को बेहतर बनाने की शक्ति रखते हैं। गूगल अपने क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग स्व-ड्राइविंग वाहनों के निर्माण में मदद के लिए कर रहा है।

क्वांटम कंप्यूटर की भूमिका रासायनिक प्रतिक्रियाओं और परस्पर क्रियाओं के विश्लेषण में भी है। यहां तक कि सबसे उन्नत सामान्य कंप्यूटर केवल tương đối सरल अणुओं के बीच प्रतिक्रियाओं को मॉडल कर सकते हैं, जो उन्हें उन अणुओं के गुणों को अनुकरण करके प्राप्त करते हैं जो वे शोध कर रहे हैं। क्वांटम कंप्यूटर, हालांकि, शोधकर्ताओं को उन अणुओं के समान क्वांटम गुणों वाले मॉडल बनाने की अनुमति देते हैं जिन्हें वे शोध कर रहे हैं। अधिक तेजी से और सटीक अणु मॉडलिंग नए चिकित्सीय दवाओं और ऊर्जा प्रौद्योगिकी के निर्माण में मदद करेगी, जैसे कि अधिक कुशल सौर पैनल।

क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग मौसम की भविष्यवाणी को बेहतर बनाने के लिए भी किया जा सकता है। मौसम कई घटनाओं का संयोजन है और मौसम पैटर्न की भविष्यवाणी के लिए उपयोग किए जाने वाले सूत्र जटिल हैं और कई переменables हैं। मौसम की भविष्यवाणी करने के लिए आवश्यक सभी गणनाओं को करने में बहुत लंबा समय लग सकता है, जिसके दौरान मौसम की स्थिति खुद बदल सकती है। सौभाग्य से, मौसम की भविष्यवाणी के लिए उपयोग किए जाने वाले सूत्रों में एक लहर जैसी प्रकृति होती है जिसे एक क्वांटम कंप्यूटर शोषण कर सकता है। क्वांटम कंप्यूटर शोधकर्ताओं को अधिक सटीक जलवायु मॉडल बनाने में मदद कर सकते हैं, जो एक बदलते हुए जलवायु वाले विश्व में आवश्यक हैं।

क्वांटम कंप्यूटिंग का भविष्य

क्वांटम कंप्यूटर के अधिकांश उपयोग अकादमिक और व्यवसायिक क्षेत्रों तक सीमित रहेंगे। यह असंभव है कि उपभोक्ता/सामान्य जनता को क्वांटम स्मार्टफोन मिलेंगे, कम से कम निकट भविष्य में। यह इसलिए है क्योंकि एक क्वांटम कंप्यूटर को संचालित करने के लिए विशेष उपकरण की आवश्यकता होती है। क्वांटम कंप्यूटर बहुत ही संवेदनशील होते हैं और यहां तक कि सबसे छोटे परिवर्तन भी क्यूबिट्स को सुपरपोज़िशन राज्य से बाहर निकाल सकते हैं और इसे एक या शून्य में बदल सकते हैं। इसे डिकोहेरेंस कहा जाता है, और यह एक कारण है कि क्वांटम कंप्यूटर में प्रगति इतनी धीमी लगती है। क्वांटम कंप्यूटर आमतौर पर बहुत कम तापमान पर, अन्य इलेक्ट्रिकल उपकरणों से अलग, संचालित करने की आवश्यकता होती है।

यहां तक कि सभी सावधानियों के साथ, शोर अभी भी गणनाओं में त्रुटियां पैदा करने का प्रबंधन करता है, और शोधकर्ता क्यूबिट्स को अधिक विश्वसनीय बनाने के तरीकों की तलाश कर रहे हैं। क्वांटम श्रेष्ठता प्राप्त करने के लिए, जहां एक क्वांटम कंप्यूटर पूरी तरह से एक वर्तमान सुपरकंप्यूटर की शक्ति को पार कर जाता है, क्यूबिट्स को जोड़ने की आवश्यकता है। एक वास्तविक क्वांटम श्रेष्ठ कंप्यूटर को हजारों क्यूबिट्स की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन आज के सर्वोत्तम क्वांटम कंप्यूटर आमतौर पर केवल 50 क्यूबिट्स के साथ काम कर सकते हैं। शोधकर्ता लगातार अधिक स्थिर और विश्वसनीय क्यूबिट्स बनाने की दिशा में प्रगति कर रहे हैं। क्षेत्र के विशेषज्ञों का अनुमान है कि शक्तिशाली और विश्वसनीय क्वांटम डिवाइस एक दशक के भीतर यहां हो सकते हैं।