समझाया गया क्वांटम कम्प्यूटिंग (जैसे आप 5 साल के हैं)

"क्वांटम कम्प्यूटिंग" की अवधारणा हाल ही में वायरल हो रही है - एक निश्चित प्रधानमंत्री के लिए धन्यवाद - है गैर-वैज्ञानिक झांकियों द्वारा विज्ञान के कई अज्ञात क्षेत्रों में से एक.

हम में से अधिकांश ने इसके बारे में अभी तक नहीं सुना है, बावजूद इसके कि यह दशकों से चली आ रही है, अधिकांश भाग के लिए यह है यह सैद्धांतिक है और जो शुरुआत में इस पर प्रयोग कर रहे थे बहुत हुश-हुश थे के कारण इसके बारे में सैन्य और कॉर्पोरेट गोपनीयता की आवश्यकता.

बहरहाल, अब हम जानते हैं कि एक क्वांटम यांत्रिकी और कंप्यूटिंग संयोजन मौजूद है और अचानक यह हर किसी के हित के दायरे में है। यदि आप नहीं जानते कि क्वांटम कंप्यूटर क्या है, लेकिन लूप से बाहर नहीं रहना चाहते हैं, तो यह जानने के लिए पढ़ें कि यह उन पारंपरिक कंप्यूटरों से बेहतर है जिन्हें हम आज के साथ काम करते हैं.

पारंपरिक कंप्यूटर और बिट्स की

कंप्यूटर ज्यादातर डिजिटल-इलेक्ट्रॉनिक और इच्छाशक्ति वाले होते हैं द्विआधारी अंकों में दर्शाए गए डेटा के साथ बातचीत बिट्स (0 और 1) के रूप में जाना जाता है। यह चित्र, पाठ, ऑडियो या कोई अन्य डेटा हो - यह सभी बिट्स में संग्रहीत है.

शारीरिक रूप से, बाइनरी नंबर 0 और 1 हो सकते हैं किसी भी दो-राज्य इकाई का उपयोग करके प्रतिनिधित्व किया एक सिक्का (सिर और पूंछ) या एक स्विच (चालू या बंद) की तरह। कंप्यूटर में बिट्स होते हैं वोल्टेज की उपस्थिति या अनुपस्थिति (1 या 0), या चुंबकीय दिशा का परिवर्तन या संरक्षण चुंबकीय हार्ड डिस्क में.

संग्रहीत बिट्स की गणना करके डेटा में हेरफेर किया जाता है. कम्प्यूटेशन लॉजिक गेट्स द्वारा किया जाता है जो आमतौर पर ट्रांजिस्टर से बने होते हैं जो इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल के पारित होने को नियंत्रित करते हैं। यदि यह सिग्नल को गुजरने की अनुमति देता है, तो यह बिट 1 है और यदि सिग्नल काट दिया जाता है, तो यह 0 है.

ट्रांजिस्टर की सीमा

कभी सिकुड़ते चिप आकार और घटकों की बढ़ती संख्या के साथ, इलेक्ट्रॉनिक उपकरण लाखों ट्रांजिस्टर के साथ आ सकते हैं जो 7nm के रूप में छोटे हो सकते हैं (जो लाल रक्त कोशिका से 1000 गुना छोटा है और कुछ परमाणुओं से केवल 20 गुना बड़ा है).

ट्रांजिस्टर का आकार सिकुड़ता रह सकता है लेकिन आखिरकार, वे एक भौतिक सीमा से टकराएंगे जहां इलेक्ट्रॉनों को बस उनके माध्यम से सुरंग मिलेगी और इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल फ्लो पर कोई नियंत्रण नहीं होगा.

शक्तिशाली संगणना और छोटे उपकरणों की निरंतर बढ़ती आवश्यकता के लिए, एक बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक घटक पर एक आकार सीमा एक प्रगति अंकुश है. वैज्ञानिक नए तरीकों की तलाश कर रहे हैं जो डेटा की गणना और भंडारण के लिए कम समय और स्थान लें, और हमारे द्वारा उपयोग किए जाने वाले तरीकों में से एक क्वांटम कंप्यूटिंग है.

क्यूबिट्स, सुपरपोजिशन और एंटैंगमेंट

क्वांटम कंप्यूटिंग बिट्स के बजाय डेटा का प्रतिनिधित्व करने के लिए क्वैबिट का उपयोग करता है। क्यूबिट्स का प्रतिनिधित्व क्वांटम कणों की तरह किया जाता है इलेक्ट्रॉनों तथा फोटॉनों.

क्वांटम कणों में स्पिन और ध्रुवीकरण जैसे गुण होते हैं जिनका उपयोग डेटा का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, ऊपर की ओर घूमने वाली एक चरखी 1 और नीचे की ओर 0 हो सकती है.

लेकिन क्वांटम कंप्यूटिंग की शक्ति इस तथ्य से आती है कि बिट्स के विपरीत जो 1 या 0 हैं, qubits 1 और 0 हो सकते हैं एक साथ, नामक एक संपत्ति के कारण superposition, जहां क्वांटम कण कई राज्यों में हैं एक ही समय में.

यह गणना की शक्ति को बढ़ाता है, क्योंकि इसका उपयोग गणना के दौरान 1 और 0 दोनों के लिए किया जा सकता है, एक बार में मापा, यह या तो 1 या 0 हो जाता है.

सुपरस्पोज़िशन प्रॉपर्टी को एक प्रसिद्ध विचारक द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जो एक ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी श्रोडिंगर द्वारा एक काल्पनिक बिल्ली पर किया गया था।.

क्वांटम दुनिया में, एक और संपत्ति भी है जिसका उपयोग कंप्यूटिंग में किया जा सकता है बहुत नाजुक स्थिति. यह मूल रूप से संदर्भित करता है क्वांटम कणों के गुण जो उलझ जाते हैं तथा एक दूसरे पर निर्भर हो जाते हैं और इस प्रकार अलग से नहीं बदला जा सकता है.

वे जैसा अभिनय करते हैं एक समग्र राज्य के साथ एक प्रणाली.

मान लीजिए कि 2 क्विट्स उलझने से गुजरते हैं, अगर क्वेट की स्थिति में से एक को बदल दिया जाता है, तो दूसरा भी बदल जाएगा। यह वास्तविक समानांतर प्रसंस्करण या कंप्यूटिंग की ओर जाता है जो पारंपरिक कंप्यूटर की तुलना में कंप्यूटिंग समय में काफी कटौती कर सकता है.

कठिनाइयाँ और उपयोग

वैज्ञानिकों और इंजीनियरों द्वारा काबू पाने के लिए कई व्यावहारिक बाधाएं हैं, जैसे क्वैब के लिए एक नियंत्रित वातावरण बनाना तथा उनके गुणों में हेरफेर करने के तरीके खोजना, एक वांछित परिणाम का उत्पादन करने के लिए.

लेकिन एक बार उच्च कम्प्यूटेशनल शक्ति वाले क्वांटम कंप्यूटरों को अंततः बनाया जाता है, उनका उपयोग उन समस्याओं को हल करने के लिए किया जा सकता है जो अन्यथा बहुत लंबा समय लगता है पारंपरिक कंप्यूटरों द्वारा पूरा किया जाना.

बड़ी संख्या के प्रमुख कारकों का पता लगाना, बड़ी संख्या में शहरों की यात्रा करने वाले सेल्समैन की समस्या और इसी तरह की अन्य समस्याएं परिणाम प्राप्त करने के लिए तुलनाओं की एक घातीय संख्या की आवश्यकता होती हैरों। इसके अलावा, Colossal डेटाबेस के माध्यम से खोज करना वर्तमान डिजिटल कंप्यूटरों के लिए अभी भी बहुत समय लेने वाली प्रक्रिया है.

इन मुद्दों को क्वांटम कंप्यूटरों से संबोधित किया जा सकता है, जो कुछ ही मिनटों में पारंपरिक कंप्यूटरों में सदियों से चली आ रही समस्याओं को हल कर सकता है.

(एच / टी: आईबीएम)