क्वांटम कंप्यूटर कैसे काम करते हैं

क्वांटम कंप्यूटर एक कंप्यूटर डिज़ाइन है जो के सिद्धांतों का उपयोग करता है क्वांटम भौतिकी एक पारंपरिक कंप्यूटर द्वारा प्राप्य से परे कम्प्यूटेशनल शक्ति बढ़ाने के लिए। क्वांटम कंप्यूटरों का निर्माण छोटे स्तर पर किया गया है और उन्हें अधिक व्यावहारिक मॉडल में उन्नत करने के लिए काम जारी है।

कंप्यूटर डाटा को स्टोर करके कार्य करता है बाइनरी संख्या प्रारूप, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में 1s और 0s की श्रृंखला बनी रहती है ट्रांजिस्टर. कंप्यूटर मेमोरी के प्रत्येक घटक को कहा जाता है बिट और बूलियन तर्क के चरणों के माध्यम से हेरफेर किया जा सकता है ताकि बिट्स बदल जाएं, जिस पर आधारित है कंप्यूटर प्रोग्राम द्वारा लागू किए गए एल्गोरिदम, 1 और 0 मोड के बीच (कभी-कभी "ऑन" और के रूप में संदर्भित होते हैं "बंद")।

दूसरी ओर, एक क्वांटम कंप्यूटर, दोनों राज्यों की 1, 0 या क्वांटम सुपरपोज़िशन के रूप में जानकारी संग्रहीत करेगा। ऐसा "क्वांटम बिट" बाइनरी सिस्टम की तुलना में कहीं अधिक लचीलेपन की अनुमति देता है।

विशेष रूप से, एक क्वांटम कंप्यूटर पारंपरिक कंप्यूटरों की तुलना में परिमाण के कहीं अधिक क्रम पर गणना करने में सक्षम होगा... एक अवधारणा जिसमें क्रिप्टोग्राफी और एन्क्रिप्शन के दायरे में गंभीर चिंताएं और अनुप्रयोग हैं। कुछ लोगों को डर है कि एक सफल और व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटर उनकी कंप्यूटर सुरक्षा के माध्यम से रिप करके दुनिया की वित्तीय प्रणाली को तबाह कर देगा एनक्रिप्ट, जो बड़ी संख्या में फैक्टरिंग पर आधारित होते हैं, जिन्हें पारंपरिक कंप्यूटरों द्वारा वास्तविक रूप से क्रैक नहीं किया जा सकता है ब्रम्हांड। दूसरी ओर, एक क्वांटम कंप्यूटर, समय की उचित अवधि में संख्याओं का कारक बन सकता है।

यह समझने के लिए कि यह कैसे चीजों को गति देता है, इस उदाहरण पर विचार करें। यदि क्विबेट 1 राज्य और 0 राज्य के सुपरपोजिशन में है, और इसने गणना में एक और क्वाइटल के साथ गणना की है एक ही सुपरपोज़िशन, फिर एक गणना वास्तव में 4 परिणाम प्राप्त करती है: एक 1/1 परिणाम, एक 1/0 परिणाम, एक 0/1 परिणाम और एक 0/0 परिणाम। यह एक क्वांटम सिस्टम पर लागू होने वाले गणित का एक परिणाम है, जब एक अवस्थिति की स्थिति में, जो तब तक रहता है जब तक यह एक राज्य में ढह नहीं जाता है। क्वांटम कंप्यूटर की एक साथ कई संगणनाएँ करने की क्षमता (या कंप्यूटर शब्दों में समानांतर में) को क्वांटम समानता कहा जाता है।

क्वांटम कंप्यूटर के भीतर काम पर सटीक शारीरिक तंत्र कुछ हद तक सैद्धांतिक रूप से जटिल और सहज ज्ञान युक्त परेशान है। आमतौर पर, यह क्वांटम भौतिकी की बहु-विश्व व्याख्या के संदर्भ में समझाया जाता है, जिसमें कंप्यूटर न केवल हमारे ब्रह्मांड में, बल्कि अंदर भी गणना करता है अन्य एक साथ ब्रह्माण्ड, जबकि विभिन्न प्रमात्राएँ क्वांटम विकृति की स्थिति में हैं। हालांकि यह बहुत दूर की आवाज़ लगती है, लेकिन बहु-विश्व व्याख्या को भविष्यवाणियां करने के लिए दिखाया गया है जो प्रयोगात्मक परिणामों से मेल खाते हैं।

क्वांटम कंप्यूटिंग 1959 के भाषण में अपनी जड़ें वापस खोजने का प्रयास करता है रिचर्ड पी। फेनमैन जिसमें उन्होंने लघुकरण के प्रभावों के बारे में बात की, जिसमें अधिक शक्तिशाली कंप्यूटर बनाने के लिए क्वांटम प्रभावों का दोहन करने का विचार भी शामिल था। इस भाषण को आम तौर पर प्रारंभिक बिंदु माना जाता है नैनो.

बेशक, कंप्यूटिंग के क्वांटम प्रभावों को महसूस किए जाने से पहले, वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को पारंपरिक कंप्यूटरों की तकनीक को पूरी तरह से विकसित करना था। यही कारण है कि, कई सालों तक, फेनमैन के सुझावों को वास्तविकता में बनाने के विचार में बहुत कम प्रगति हुई, न ही दिलचस्पी भी।

1985 में, "क्वांटम लॉजिक गेट्स" के विचार को ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के डेविड डिक्शन ने कंप्यूटर के अंदर क्वांटम दायरे का उपयोग करने के साधन के रूप में रखा था। वास्तव में, इस विषय पर Deutsch के पेपर ने दिखाया कि किसी भी भौतिक प्रक्रिया को क्वांटम कंप्यूटर द्वारा मॉडल किया जा सकता है।

लगभग एक दशक बाद, 1994 में, एटी एंड टी के पीटर शोर ने एक एल्गोरिथ्म तैयार किया, जो कुछ बुनियादी कारकों का प्रदर्शन करने के लिए केवल 6 क्वॉर्ट्स का उपयोग कर सकता था... अधिक गुणनखंडन के लिए जितने अधिक संख्या में जितने अधिक जटिल होते हैं, निश्चित रूप से बने।

मुट्ठी भर क्वांटम कंप्यूटर बनाए गए हैं। पहला, 1998 में 2-क्वांटम क्वांटम कंप्यूटर, कुछ नैनोसेकंड के बाद डिकॉय करने से पहले तुच्छ गणना कर सकता था। 2000 में, टीमों ने सफलतापूर्वक 4-qubit और 7-qubit क्वांटम कंप्यूटर दोनों का निर्माण किया। इस विषय पर शोध अभी भी बहुत सक्रिय है, हालांकि कुछ भौतिकविदों और इंजीनियरों ने इन प्रयोगों को पूर्ण-पैमाने पर कंप्यूटिंग सिस्टम में शामिल करने में आने वाली कठिनाइयों पर चिंता व्यक्त की है। फिर भी, इन प्रारंभिक चरणों की सफलता से पता चलता है कि मूल सिद्धांत ध्वनि है।

क्वांटम कंप्यूटर का मुख्य दोष इसकी ताकत के समान है: क्वांटम डिकॉरेन्स। क्वांटम तरंग फ़ंक्शन सुपरपोज़िशन की स्थिति में होने पर क्विट गणना की जाती है राज्यों के बीच, जो इसे 1 और 0 राज्यों दोनों का उपयोग करके गणना करने की अनुमति देता है एक साथ।

हालाँकि, जब किसी भी प्रकार का माप एक क्वांटम सिस्टम से किया जाता है, तो विघटन टूट जाता है और तरंग फ़ंक्शन एक ही अवस्था में गिर जाता है। इसलिए, कंप्यूटर को किसी भी समय उचित समय तक किए गए किसी भी माप के बिना इन गणनाओं को जारी रखना है यह फिर क्वांटम राज्य से बाहर निकल सकता है, इसके परिणाम को पढ़ने के लिए एक माप लिया जाता है, जो बाद में बाकी हिस्सों में जाता है प्रणाली।

इस पैमाने पर एक प्रणाली में हेरफेर करने की भौतिक आवश्यकताएं काफी हैं, जो सुपरकंडक्टर्स, नैनोटेक्नोलॉजी, और क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स, साथ ही अन्य के स्थानों पर छूती हैं। इनमें से प्रत्येक अपने आप में एक परिष्कृत क्षेत्र है जो अभी भी पूरी तरह से विकसित हो रहा है, इसलिए विलय करने की कोशिश कर रहा है उन सभी को एक कार्यात्मक क्वांटम कंप्यूटर में सम्मिलित करना एक कार्य है जिसे मैं विशेष रूप से ईर्ष्या नहीं करता हूं किसी को... उस व्यक्ति को छोड़कर जो अंत में सफल होता है।