क्वांटम कंप्यूटर दुनिया को बदल सकते हैं (यदि वे काम करते है तो)

IBM और Google वास्तव में उपयोगी क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए बहत मेहनत कर रहे हैं।  यहां बताया गया है कि क्वांटम कंप्यूटरों को सामान्य कंप्यूटरों से अलग कैसे बनाते हैं और वे दुनिया को कैसे बदल सकते हैं

क्वांटम कंप्यूटिंग दुनिया को बदल सकती है।  यह  एन्क्रिप्शन को तोड़ सकता है और संचार और कृत्रिम बुद्धि में क्रांति ला सकता है।  विश्वसनीय क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए IBM, Microsoft और Google जैसी कंपनियाँ दौड़ रही हैं।  चीन ने अरबों का निवेश किया है इसमें।

 हाल ही में, Google ने दावा किया कि उसने quantum supremacy हासिल कर लिया है  । यह पहलीबार एक क्वांटम कंप्यूटर ने एक पारंपरिक को बेहतर बनाया है।  लेकिन क्वांटम कंप्यूटिंग क्या है?  और यह कैसे काम करता है?

क्वांटम कंप्यूटिंग क्या है?

 एक साधारण कंप्यूटर चिप बिट्स का उपयोग करता है।  ये छोटे स्विच की तरह होते हैं, जो या तो ऑफ पोजीशन में हो सकते हैं - एक शून्य द्वारा दर्शाए गए - या ऑन पोजीशन में - एक द्वारा दर्शाए गए।  आपके द्वारा उपयोग की जाने वााली ऐप्स, वेबसाइट और तस्वीर अंततः इन बिट्स में से कुछ एक और जीरो के संयोजन में बनती है।

 यह अधिकांश चीजों के लिए बहुत अच्छा काम करता है, लेकिन यह ब्रह्मांड को वास्तव में काम करने के तरीके को प्रतिबिंबित नहीं करता है।  प्रकृति में, चीजें बस  चालू और बन्द नहीं होती हैं।  वे अनिश्चित हैं।  और यहां तक ​​कि हमारे सर्वश्रेष्ठ सुपर कंप्यूटर अनिश्चितता से निपटने में बहुत अच्छे नहीं हैं।  ये एक समस्या है।

 ऐसा इसलिए है, क्योंकि पिछली शताब्दी में भौतिकविदों ने पता लगाया था कि जब आप वास्तव में छोटे स्तर पर जाते हैं, तो अजीब चीजें होने लगती हैं।  उन्होंने उन्हें आज़माने और समझाने के लिए विज्ञान का एक नया क्षेत्र विकसित किया है।  इसे क्वांटम मैकेनिक्स कहा जाता है।

 क्वांटम मैकेनिक्स भौतिकी और जीव विज्ञान की नींव है, जो रसायन विज्ञान को रेखांकित करती है,।  इसलिए वैज्ञानिकों को उन चीजों में से किसी को भी सही ढंग से अनुकरण करने के लिए, उन्हें गणना करने का एक बेहतर तरीका चाहिए जो अनिश्चितता को संभाल सकता है।

क्वांटम कंप्यूटर कैसे काम करते हैं?

 बिट्स के बजाय, क्वांटम कंप्यूटर क्वाबिट का उपयोग करते हैं।  केवल चालू या बंद रहने के बजाय, क्वैट्स उस स्थिति में भी हो सकते हैं जिसे 'सुपरपोजिशन' कहा जाता है - जहां वे एक ही समय में और कहीं भी, या दोनों के बीच एक स्पेक्ट्रम पर दोनों हैं।

 एक सिक्का लें।  यदि आप इसे फ्लिप करते हैं, तो यह या तो हेड या टेल हो सकता है।  लेकिन अगर आप इसे स्पिन करते हैं - तो इसे हेड पर उतरने का मौका है मिलता है, और टेल पर भी उतरने का मौका मिलता है।  जब तक आप इसे रोककर दखते नहीं, यह या तो हेड या टेल हो सकता है।  सुपरपोज़िशन एक सिक्के की तरह है, और यह उन चीजों में से एक है जो क्वांटम कंप्यूटर को इतना शक्तिशाली बनाता है।  एक qubit अनिश्चितता के लिए अनुमति देता है।

 यदि आप एक सामान्य कंप्यूटर को भूलभुलैया से बाहर निकलने का रास्ता बताने के लिए कहते हैं, तो यह हर एक शाखा को बारी-बारी से आज़माएगा, जब तक कि यह सही न मिल जाए  एक क्वांटम कंप्यूटर एक ही बार में भूलभुलैया के हर रास्ते पर जा सकता है।  यह अपने सिर में अनिश्चितता को पकड़ सकता है।


 यह कुछ ऐसा है जैसे अपनी खुद की एडवेंचर बुक चुनने के लिए उंगली रखना।  यदि आपका चरित्र मर जाता है, तो आप पुस्तक की शुरुआत में लौटने के बजाय तुरंत एक अलग रास्ता चुन सकते हैं।

 दूसरी चीज जो क्वैबिट करती है, उसे एंटांगलमेंट कहा जाता है।  आम तौर पर, यदि आप दो सिक्कों को पलटाते हैं, तो एक सिक्के के टॉस के परिणाम का दूसरे के परिणाम पर कोई असर नहीं पड़ता है।  वे स्वतंत्र हैं।  उलझाव में, दो कण एक साथ जुड़े हुए हैं, भले ही वे शारीरिक रूप से अलग हों।  अगर एक हेड आता है, तो दूसरा भी हेड आएगा।

 यह जादू की तरह लगता है, लेकिन भौतिक विज्ञानी अभी भी पूरी तरह से नहीं समझते हैं कि यह कैसे या क्यों काम करता है।  लेकिन क्वांटम कंप्यूटिंग के दायरे में, इसका मतलब है कि आप जानकारी को चारों ओर ले जा सकते हैं, भले ही उसमें अनिश्चितता हो।  आप उस  सिक्के को ले सकते हैं और इसका उपयोग जटिल गणना करने के लिए कर सकते हैं।  और अगर आप एक साथ कई क्वैश्चन्स को स्ट्रिंग कर सकते हैं, तो आप उन समस्याओं से निपट सकते हैं, जिन्हें हल करने में हमारे सबसे अच्छे कंप्यूटर को लाखों साल लगेंगे।


क्वांटम कंप्यूटर क्या काम कर सकते हैं?

 क्वांटम कंप्यूटर केवल तेजी से या अधिक कुशलता से काम करने के बारे में नहीं हैं।  वे हमें ऐसे काम करने देंगे जो हमने उनके बिना भी नहीं देखे होंगे।  ऐसी चीजें जो यहां तक ​​कि सबसे अच्छा सुपर कंप्यूटर भी सक्षम नहीं हैं।

 उनके पास कृत्रिम बुद्धि के विकास को तेजी से बढ़ाने की क्षमता है।  Google पहले से ही सेल्फ ड्राइविंग कारों के सॉफ्टवेयर में सुधार करने के लिए उनका उपयोग कर रहा है।  वे रासायनिक प्रतिक्रियाओं की मॉडलिंग के लिए भी महत्वपूर्ण होंगे।

 अभी, सुपर कंप्यूटर केवल सबसे बुनियादी अणुओं का विश्लेषण कर सकते हैं।  लेकिन क्वांटम कंप्यूटर उन्हीं क्वांटम गुणों का उपयोग करते हैं जो अणुओं को अनुकरण करने की कोशिश कर रहे हैं।  उन्हें सबसे जटिल प्रतिक्रियाओं से निपटने में भी कोई समस्या नहीं होनी चाहिए।

 इसका मतलब यह हो सकता है कि अधिक कुशल उत्पाद - इलेक्ट्रिक कारों में बैटरी के लिए नई सामग्रियों से, बेहतर और सस्ती दवाओं के माध्यम से, या बड़े पैमाने पर बेहतर सौर पैनलों से।  वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि क्वांटम सिमुलेशन भी अल्जाइमर के लिए एक इलाज खोजने में मदद कर सकता है।

 क्वांटम कंप्यूटरों को कहीं भी एक उपयोग मिलेगा जहां एक बड़ी, अनिश्चित जटिल प्रणाली है जिसे अनुकरण करने की आवश्यकता है।  यह वित्तीय बाजारों की भविष्यवाणी करने, मौसम के पूर्वानुमान में सुधार करने, व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार को मॉडलिंग करने से कुछ भी हो सकता है: क्वांटम कंप्यूटिंग का उपयोग करके क्वांटम भौतिकी को समझना।

 क्रिप्टोग्राफी एक अन्य महत्वपूर्ण अनुप्रयोग होगा।  अभी, बहुत सारे एन्क्रिप्शन सिस्टम प्राइम नंबरों में बड़ी संख्या को तोड़ने की कठिनाई पर निर्भर करते हैं।  इसे फैक्टरिंग कहा जाता है, और शास्त्रीय कंप्यूटरों के लिए, यह धीमा, महंगा और अव्यवहारिक है।  लेकिन क्वांटम कंप्यूटर इसे आसानी से कर सकते हैं।  और यह हमारे डेटा को खतरे में डाल सकता है।

 ऐसी अफवाहें हैं कि दुनिया भर में खुफिया एजेंसियां ​​पहले से ही बड़ी मात्रा में एन्क्रिप्टेड डेटा का स्टॉक कर रही हैं, इस उम्मीद में कि उनके पास जल्द ही एक क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग हो सकता है जो इसे क्रैक कर सकते हैं।

 वापस लड़ने का एकमात्र तरीका क्वांटम एन्क्रिप्शन के साथ है।  यह अनिश्चितता सिद्धांत पर निर्भर करता है - यह विचार कि आप परिणाम को प्रभावित किए बिना कुछ नहीं माप सकते।  क्वांटम एन्क्रिप्शन कुंजी को कॉपी या हैक नहीं किया जा सकता है।  वे पूरी तरह से अटूट होंगे।

हमें क्वांटम कंप्यूटर कब मिलेगा?

 संभवतः आपके लैपटॉप या स्मार्टफोन में कभी भी क्वांटम चिप नहीं होगी।  वहाँ एक iPhone Q. क्वांटम कंप्यूटर नहीं होने जा रहा है, दशकों से इसके बारे में सिद्धांतबद्ध किया गया है, लेकिन इसे आने में इतना समय लगने का कारण यह है कि वे हस्तक्षेप के लिए अविश्वसनीय रूप से संवेदनशील हैं।

 लगभग कुछ भी सुपरपोजिशन की नाजुक स्थिति से बाहर निकल सकता है।  नतीजतन, क्वांटम कंप्यूटरों को विद्युत हस्तक्षेप के सभी रूपों से अलग रखा जाना चाहिए, और पूर्ण शून्य के करीब ठंडा हो जाना चाहिए।  वह बाहरी स्थान से अधिक ठंडा है।

 वे ज्यादातर शिक्षाविदों और व्यवसायों द्वारा उपयोग किए जाएंगे, जो संभवत: उन्हें दूर से एक्सेस करेंगे।  अपनी वेबसाइट के माध्यम से आईबीएम के क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करना पहले से ही संभव है - आप इसके साथ एक कार्ड गेम भी खेल सकते हैं।

 लेकिन हमारे पास अभी भी कुछ समय है जब क्वांटम कंप्यूटर उन सभी चीजों को करने से पहले इंतजार कर सकता है जो वे वादा करते हैं।  अभी, सबसे अच्छे क्वांटम कंप्यूटर में लगभग 50 क्वबिट हैं।  यह उन्हें अविश्वसनीय रूप से शक्तिशाली बनाने के लिए पर्याप्त है, क्योंकि आपके द्वारा जोड़ी गई प्रत्येक मात्रा का मतलब प्रसंस्करण क्षमता में तेजी से वृद्धि है।  लेकिन हस्तक्षेप के साथ उन समस्याओं के कारण उनके पास वास्तव में उच्च त्रुटि दर भी है।

 वे शक्तिशाली हैं, लेकिन विश्वसनीय नहीं हैं।  इसका मतलब है कि अभी के लिए, क्वांटम वर्चस्व के दावों को एक चुटकी नमक के साथ लेना होगा।  अक्टूबर 2019 में, Google ने एक पत्र प्रकाशित किया, जिसमें कहा गया कि उसने क्वांटम वर्चस्व प्राप्त किया है - वह बिंदु जिस पर एक क्वांटम कंप्यूटर एक शास्त्रीय कंप्यूटर को बेहतर बना सकता है।  लेकिन इसके प्रतिद्वंद्वियों ने दावे को खारिज कर दिया - आईबीएम ने कहा कि Google ने आधुनिक सुपर कंप्यूटर की पूरी शक्ति में टैप नहीं किया था।

 अब तक की अधिकांश बड़ी सफलताओं को नियंत्रित सेटिंग्स में रखा गया है, या उन समस्याओं का उपयोग किया जा रहा है जिनका उत्तर हमें पहले से ही पता है।  किसी भी स्थिति में, quantum supremacy तक पहुंचने का मतलब यह नहीं है कि क्वांटम कंप्यूटर वास्तव में कुछ भी उपयोगी करने के लिए तैयार हैं।

 क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करने वाले एल्गोरिदम को विकसित करने में शोधकर्ताओं ने बहुत प्रगति की है।  लेकिन उपकरणों को अभी भी बहुत अधिक काम करने की आवश्यकता है।

 क्वांटम कंप्यूटिंग दुनिया बदल सकती है - लेकिन अभी, इसका भविष्य अनिश्चित है।