कंप्यूटर कंप्यूटिंग हमें वह करने में मदद करती है जो हम नहीं चाहते हैं या मुख्य रूप से जटिलता के कारण, अनैच्छिक त्रुटियों की संभावना के कारण, और समय के कारण नहीं कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक संख्या को दिमाग में 128 वीं डिग्री तक बढ़ाना।

क्वांटम कंप्यूटर का उद्देश्य और उपयोग।

क्वांटम कंप्यूटर क्या है?

सबसे शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटर (QC) है - या, बल्कि होगा - एक पूरी तरह से अलग तंत्र, आदमी द्वारा बनाई गई हर चीज से अलग। सबसे शक्तिशाली सर्वर आज केवल एक पूर्ण भाग क्वांटम कंप्यूटर के एक छोटे से भाग की तरह दिखते हैं जो अंततः कर सकते हैं।

सरल शब्दों में, क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र में अनुसंधान का लक्ष्य लंबी-तरंग निर्देशों के निष्पादन में तेजी लाने के साधनों की खोज करना है। यह कहना गलत होगा कि CC एक PC या x86 सर्वर की तुलना में तेजी से प्रोग्राम चलाता है। क्यूसी के लिए "प्रोग्राम" एक द्विआधारी प्रोसेसर के लिए पहले से कहीं अधिक अलग एन्कोडिंग क्रम है। कंप्यूटर के जन्म के बाद, जटिल शारीरिक गणना की गई, जिसने 1940 के दशक में संयुक्त राज्य अमेरिका को परमाणु बम बनाने में मदद की। ट्रांजिस्टर के आविष्कार के बाद, इन प्रणालियों के आयाम में काफी कमी आई थी। फिर एक साथ कार्यों पर काम करने वाले समानांतर प्रोसेसर का विचार आया।

क्वांटम कंप्यूटिंग सिर्फ अगला कदम है। ऐसी बहुत सारी समस्याएं हैं जिनके समाधान के लिए आधुनिक कंप्यूटर को काफी समय की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, समीकरणों की एक रेखीय प्रणाली को हल करना, सपोर्टर्स के लिए मापदंडों को अनुकूलित करना, एक मनमाना सेक्शन के माध्यम से सबसे छोटा रास्ता खोजना या असंरचित सूची की खोज करना। ये अब बहुत सारगर्भित समस्याएँ हैं, लेकिन यदि आप एल्गोरिदम या प्रोग्रामिंग के बारे में थोड़ा जानते हैं, तो आप देख सकते हैं कि यह कितना उपयोगी हो सकता है। एक उदाहरण के रूप में, ग्राफिक्स प्रोसेसर (जीपीयू) का आविष्कार त्रिकोण के प्रतिपादन के एकमात्र उद्देश्य के लिए किया गया था और फिर उन्हें दो या तीन आयामी दुनिया में विलय कर दिया गया था। और अब एनवीडिया बिलियन डॉलर की कंपनी है। क्या क्वांटम कंप्यूटिंग या इसके कुछ ऐतिहासिक व्युत्पन्न की कोई तकनीक है, जिसे लोग अब अच्छा उपयोग करते हैं? दूसरे शब्दों में, एक क्वांटम वास्तव में क्या करता है और इसे सीधे किसके लिए करता है?

क्वांटम कंप्यूटर किसके लिए है?

नेविगेशन। यह क्वांटम कंप्यूटर के मुख्य अनुप्रयोगों में से एक है। जीपीएस सिस्टम ग्रह पर कहीं भी काम नहीं कर सकता है, खासकर पानी के नीचे। क्यूसी के लिए आवश्यक है कि परमाणुओं को एक ऐसी स्थिति में सुपरकॉल किया और निलंबित किया जाए जो उन्हें विशेष रूप से संवेदनशील बनाता है। इसको भुनाने की कोशिश में, वैज्ञानिकों की प्रतिस्पर्धी टीमें एक प्रकार का क्वांटम एक्सेलेरोमीटर विकसित करने की कोशिश कर रही हैं जो बहुत सटीक गति डेटा प्रदान कर सके। उद्योग के विकास में सबसे महत्वपूर्ण योगदान फोटोनिक्स और नैनोसाइंस की फ्रेंच प्रयोगशाला बनाता है। इसका एक ज्वलंत उदाहरण एक हाइब्रिड घटक बनाने का एक प्रयास है जो एक एक्सीलेरोमीटर को शास्त्रीय के साथ जोड़ता है और फिर क्वांटम डेटा से शास्त्रीय डेटा को घटाने के लिए एक उच्च-पास फिल्टर का उपयोग करता है। परिणाम, यदि कार्यान्वित किया जाता है, तो एक अत्यंत सटीक कम्पास होगा जो स्केल फैक्टर के विस्थापन और बहाव को समाप्त कर देगा, आमतौर पर जाइरोस्कोपिक घटकों से जुड़ा होता है।

भूकम्प विज्ञान। उसी चरम संवेदनशीलता का उपयोग तेल और गैस जमा की उपस्थिति का पता लगाने के लिए किया जा सकता है, साथ ही उन जगहों पर संभावित भूकंपीय गतिविधि भी हो सकती है जहां पारंपरिक सेंसर अभी तक उपयोग नहीं किए गए हैं। जुलाई 2017 में, क्वांटिक ने दिखाया कि कैसे एक क्वांटम ग्रेविमीटर एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में दोलनों को मापने के द्वारा गहराई से छिपी वस्तुओं की उपस्थिति का पता लगाता है। यदि इस तरह के उपकरण को न केवल व्यावहारिक, बल्कि पोर्टेबल बनाया जाता है, तो टीम का मानना ​​है कि यह भूकंपीय घटनाओं और सुनामी की भविष्यवाणी के लिए एक प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली में अमूल्य बन सकता है। फार्मास्यूटिकल्स। अग्रभूमि में अल्जाइमर रोग और मल्टीपल स्केलेरोसिस जैसे रोगों के खिलाफ लड़ाई में शोध किया जाता है; वैज्ञानिक सॉफ्टवेयर का उपयोग करते हैं जो आणविक स्तर पर कृत्रिम एंटीबॉडी के व्यवहार को अनुकरण करता है।

भौतिकी। यह वास्तव में अवधारणा के बहुत अस्तित्व का कारण है। 1981 में कैलटेक में अपने भाषण के दौरान, क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (QED) के पिता, प्रोफेसर रिचर्ड फेनमैन ने सुझाव दिया कि क्वांटम स्तर पर भौतिक दुनिया के सफल सिमुलेशन का निर्माण करने का एकमात्र तरीका एक मशीन है जो क्वांटम भौतिकी और यांत्रिकी के नियमों का पालन करता है। यह इस भाषण के दौरान था कि प्रोफेसर फेनमैन ने समझाया, और दुनिया के बाकी लोगों ने महसूस किया कि एक कंप्यूटर के लिए एक संभावना तालिका उत्पन्न करने और पासा रोल करने के लिए पर्याप्त नहीं होगा। इसके अलावा, परिणाम प्राप्त करने के लिए कि भौतिक विज्ञानी स्वयं एपोक्रिफ़ल नहीं कहेंगे, को एक तंत्र की आवश्यकता होगी जो उसी शिरा में व्यवहार करता है जिसे वह नकल करना चाहता था।

मशीन सीखने समर्थकों का मुख्य सिद्धांत यह है कि इस तरह की प्रणालियों को व्यापक समानांतर तरंगों में "अध्ययन" राज्य पैटर्न के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, और क्रमिक स्कैन में नहीं। साधारण गणित वाइल्ड-कॉन्फ़िगरेशन स्पेस में वैक्टर के रूप में संभावित परिणामों के एक सेट का वर्णन कर सकता है। डिकोडिंग। यहाँ, आखिरकार, वह सफलता है जिसने इस तरह की गणनाओं पर पहला उज्ज्वल प्रकाश फेंक दिया। आधुनिक क्लासिक कंप्यूटरों के लिए भी एन्क्रिप्शन कोड कितना जटिल है, यह है कि वे बहुत बड़ी संख्या में ऐसे कारकों पर आधारित होते हैं जिन्हें मिलान विधि द्वारा अनुमान लगाने के लिए अत्यधिक मात्रा में समय की आवश्यकता होती है। एक कार्यशील QC को मिनटों के मामले में ऐसे कारकों को अलग और पहचानना चाहिए, जिससे RSA कोडिंग प्रणाली प्रभावी रूप से अप्रचलित हो जाती है।

एन्क्रिप्शन। अवधारणा, जिसे क्वांटम कुंजी वितरण (QKD) कहा जाता है, एक सैद्धांतिक आशा देता है कि संदेशों को एन्क्रिप्ट करने के लिए आज हम जिस प्रकार के सार्वजनिक और निजी कुंजी का उपयोग करते हैं, वे उन कुंजियों द्वारा प्रतिस्थापित किए जा सकते हैं जो उलझाव प्रभाव के अधीन हैं। सिद्धांत रूप में, कोई भी तीसरा पक्ष जिसने कुंजी को क्रैक किया और संदेश को पढ़ने की कोशिश की, तुरंत सभी के लिए संदेश को नष्ट कर देगा। बेशक, यह पर्याप्त हो सकता है। लेकिन क्यूकेडी सिद्धांत एक विशाल धारणा पर आधारित है, जिसे वास्तविक दुनिया में अभी तक परीक्षण किया जाना है: कि उलझे हुए चक्रों की मदद से प्राप्त मूल्य स्वयं उलझ जाते हैं और जहां भी जाते हैं, प्रभावों के अधीन होते हैं।

क्वांटम कंप्यूटर और एक साधारण के बीच क्या अंतर है?

एक क्लासिक कंप्यूटर बिट्स का उपयोग करके गणना करता है जो 0 ("बंद") और 1 ("ऑन") हैं। यह ट्रांजिस्टर का उपयोग शून्य और तथाकथित कंप्यूटर बाइनरी भाषाओं के अनुक्रम के रूप में जानकारी को संसाधित करने के लिए करता है। अधिक ट्रांजिस्टर, अधिक प्रसंस्करण विकल्प - यह मुख्य अंतर है। क्यूसी क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का उपयोग करता है। एक क्लासिक कंप्यूटर की तरह जो शून्य और लोगों का उपयोग करता है। इन राज्यों को उनके आंतरिक कोणीय गति के कारण कणों में पहुँचा जा सकता है, जिसे स्पिन कहा जाता है। दो राज्यों 0 और 1 को पीछे के कणों में दर्शाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक दक्षिणावर्त घुमाव 1 का प्रतिनिधित्व करता है, और एक वामावर्त 0. का प्रतिनिधित्व करता है। क्यूसी का उपयोग करने का लाभ यह है कि एक कण एक ही समय में कई राज्यों में हो सकता है। इस घटना को सुपरपोजिशन कहा जाता है। इस घटना के कारण, QC एक साथ राज्य 0 और 1. तक पहुंच सकता है। इस प्रकार, एक शास्त्रीय कंप्यूटर में, एक नंबर 0 या 1. के संदर्भ में जानकारी व्यक्त की जाती है और QC एक ही समय में 0 और 1 के रूप में वर्णित आउटपुट का उपयोग करता है, जो अधिक कम्प्यूटेशनल शक्ति देता है।

क्वांटम कंप्यूटर कैसे करता है

क्वांटम कंप्यूटिंग सुपरपोजिशन और उलझाव जैसी क्वांटम मैकेनिकल घटनाओं का उपयोग करके कंप्यूटिंग कर रही है। QC एक ऐसा उपकरण है जो क्वांटम कंप्यूटिंग करता है और इसमें माइक्रोप्रोसेसर होते हैं। ऐसा कंप्यूटर बाइनरी डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर से पूरी तरह से अलग है जो ट्रांजिस्टर और कैपेसिटर पर आधारित है। जबकि पारंपरिक डिजिटल कम्प्यूटेशंस के लिए आवश्यक है कि डेटा को बाइनरी अंकों (बिट्स) में एन्कोड किया जाए, जिनमें से प्रत्येक हमेशा दो विशिष्ट अवस्थाओं (0 या 1) में से एक में होता है, क्वांटम कम्प्यूटेशन बिट्स या क्वबिट्स का उपयोग करता है जो सुपरपोज़िशन में हो सकते हैं। क्वांटम ट्यूरिंग मशीन का उपकरण इस तरह के कंप्यूटर का एक सैद्धांतिक मॉडल है और इसे सार्वभौमिक QC के रूप में भी जाना जाता है। क्वांटम कंप्यूटिंग का क्षेत्र 1980 में पॉल बेनिओफ और यूरी मैनिन, 1982 में रिचर्ड फेनमैन और 1985 में डेविड डिक्शन द्वारा शुरू किया गया था।

क्वांटम कंप्यूटर का सिद्धांत

2018 के बाद से, क्वांटम कंप्यूटर के संचालन का सिद्धांत अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में है, लेकिन प्रयोग किए गए हैं जिसमें क्वांटम कम्प्यूटेशनल ऑपरेशन बहुत कम संख्या में क्वांटम बिट्स के साथ किए गए थे। व्यावहारिक और सैद्धांतिक अनुसंधान दोनों चल रहे हैं, और कई राष्ट्रीय सरकारें और सैन्य एजेंसियां ​​नागरिक, व्यापार, व्यापार, पर्यावरण, और राष्ट्रीय सुरक्षा लक्ष्यों, जैसे कि क्रिप्टानालिसिस के लिए क्वांटम कंप्यूटर विकसित करने के लिए अतिरिक्त प्रयासों में क्वांटम कंप्यूटिंग पर अनुसंधान का वित्तपोषण कर रही हैं। बड़े पैमाने पर क्वांटम कंप्यूटर सैद्धांतिक रूप से किसी भी क्लासिक कंप्यूटर की तुलना में बहुत तेजी से कुछ समस्याओं को हल करने के लिए काम कर सकते हैं, जो कि आज तक के सर्वश्रेष्ठ एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं, जैसे कि शोर एल्गोरिथ्म (जो क्वांटम एल्गोरिथम है) का उपयोग करके पूर्णांक फैक्टराइजेशन और सिस्टम निकायों के क्वांटम सेट को मॉडलिंग करता है।

साइमन एल्गोरिथ्म जैसे क्वांटम क्रियाएं हैं, जो किसी भी संभावित संभाव्य शास्त्रीय एल्गोरिथ्म की तुलना में तेजी से चलती हैं। एक क्लासिक कंप्यूटर सिद्धांत रूप में (घातीय संसाधनों के साथ) क्वांटम एल्गोरिथ्म को मॉडल कर सकता है, क्योंकि क्वांटम कंप्यूटिंग चर्च-ट्यूरिंग थीसिस का उल्लंघन नहीं करता है। दूसरी ओर, क्वांटम कंप्यूटर उन समस्याओं को प्रभावी ढंग से हल करने में सक्षम हो सकते हैं जो क्लासिक कंप्यूटर पर व्यावहारिक रूप से संभव नहीं हैं।