क्वांटम कंप्यूटर । क्यों उन्हें अभी तक, हालांकि, वे पहले से ही है?

पचास साल पहले, smartphones लग रहा होगा बिल्कुल जादुई कंप्यूटर. बस के रूप में शास्त्रीय कम्प्यूटर्स किया गया है लगभग अकल्पनीय पिछली पीढ़ियों के लिए, आज हम सामना कर रहे हैं, जन्म के एक पूरी तरह से नए प्रकार के कंप्यूटिंग: कुछ इतना रहस्यमय है कि यह कहा जा सकता है । यह क्वांटम कंप्यूटर । यदि शब्द "क्वांटम" आप के लिए अपरिचित है, तो आप अकेले नहीं हैं । यह बहुत ही शांत, छोटे, संवेदनशील और बहुत ही अजीब दुनिया लग सकता है संदिग्ध प्रणाली पर यह जो प्रस्ताव है, का निर्माण करने के लिए एक वाणिज्यिक कम्प्यूटेशनल मशीन है, लेकिन है कि वास्तव में है क्या तुम पर काम कर आईबीएम , Rigetti कंप्यूटिंग और अन्य कंपनियों.

जनवरी में CES के ढांचे में पहल आईबीएम क्यू पता चला सिस्टम एक (ऊपर देखें): एक चमकदार, सुंदर और करने के लिए इसी तरह झूमर कार का बन गया है, जो पहली एकीकृत सार्वभौमिक प्रणाली, क्वांटम कंप्यूटिंग के वाणिज्यिक उपयोग के लिए कर सकता है, जो हर किसी.

क्षमता के बारे में क्वांटम कंप्यूटर के बारे में सुना है, शायद, हर किसी के गुण क्वांटम भौतिकी की पेशकश व्यापक समानांतर कंप्यूटिंग योजनाओं, जो शायद प्रदान करेगा एक विशाल कूद में प्रसंस्करण शक्ति और मात करना होगा किसी भी ट्रांजिस्टर आधारित सुपर कंप्यूटर, जो के साथ हम सामना कर सकते हैं आज और कल. वे क्रांतिकारी बदलाव होगा के क्षेत्र रसायन, फार्मास्यूटिकल्स, सामग्री विज्ञान, और सीखने मशीन है ।

लेकिन क्या वास्तव में क्वांटम कंप्यूटर का इतना शक्तिशाली है? का सौदा करते हैं ।

क्या एक qubit?

शुरुआत के लिए, याद कर रहे हैं कि कैसे क्वांटम कंप्यूटर.

रहस्य के लिए अपने कौशल है कि वे हेरफेर qubits. सब कुछ संभालती क्लासिक कंप्यूटर — पाठ, छवियों, वीडियो और इतने पर — के होते हैं की लंबी तार शून्य और लोगों, या बिट्स. स्वाभाविक बिट का प्रतिनिधित्व करता है एक राज्य के दो: पर/बंद या कनेक्ट करने के लिए बिजली के सर्किट या नहीं. आधुनिक कंप्यूटर, बिट्स कर रहे हैं आमतौर पर द्वारा प्रतिनिधित्व बिजली वोल्टेज या वर्तमान नाड़ी ।

क्वांटम कंप्यूटर, इसके विपरीत द्वारा, पर भरोसा करते हैं qubits. के रूप में द्विआधारी बिट्स, qubits कर रहे हैं, आधार की गणना, एक बड़े अंतर के साथ: qubits हो जाते हैं, अतिचालक, इलेक्ट्रॉनों या अन्य subatomic कणों. यह आश्चर्य की बात नहीं है कि हेरफेर के qubits का प्रतिनिधित्व जटिल वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग समस्या है । आईबीएम, उदाहरण के लिए, का उपयोग करता है कई परतों के अतिचालक सर्किट है कि एक नियंत्रित वातावरण में हैं और धीरे-धीरे ठंडा करने के लिए तापमान है, जो कर रहे हैं की तुलना में कम गहरा स्थान के पास है, निरपेक्ष शून्य से है ।

के बाद से qubits में रहते हैं क्वांटम वास्तविकता में, वे एक उल्लेखनीय क्वांटम गुण है ।

Superposition, उलझाव और हस्तक्षेप

अगर बिट प्रदान करने के लिए की तरह एक सिक्के के साथ एक ईगल (0) या पूंछ (1), qubits द्वारा प्रतिनिधित्व कर रहे हैं एक कताई सिक्का: एक अर्थ में, वे दोनों कर रहे हैं, ईगल और पूंछ, और प्रत्येक राज्य के लिए एक निश्चित संभावना है. वैज्ञानिकों का उपयोग calibrated माइक्रोवेव दालों डाल करने के लिए qubit में एक superposition; इसी तरह, अन्य आवृत्ति और अवधि के इन दालों फ्लिप कर सकते हैं qubit था तो यह है कि कुछ अन्य राज्य (लेकिन अभी भी एक superposition).

के superposition के कारण अलग-अलग qubit का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं और अधिक से अधिक जानकारी बाइनरी बिट. यह आंशिक रूप से इस तथ्य के कारण है कि जब प्रारंभिक इनपुट qubits कर सकते हैं के माध्यम से जाना जानवर बल की एक बड़ी संख्या में संभावित परिणामों पर एक ही समय है. अंतिम जवाब केवल जब प्रकट होता है वैज्ञानिकों को मापने qubits — इसके अलावा, का उपयोग कर माइक्रोवेव संकेतों — क्या उन्हें बनाता है "पतन" एक बाइनरी शर्त है । अक्सर वैज्ञानिकों ने गणना करने के लिए कई बार सत्यापित करने के लिए प्रतिक्रिया.

भ्रम की स्थिति है और भी अधिक आश्चर्यजनक है । के आवेदन माइक्रोवेव दालों की एक जोड़ी पर qubits भ्रमित कर सकते हैं उन्हें इतना है कि वे हमेशा मौजूद होगा में एक ही क्वांटम राज्य है । यह अनुमति देता है वैज्ञानिकों में हेरफेर करने के लिए उलझ जोड़े के qubits के लिए, बस बदलने के द्वारा राज्य के उन में से एक है, यहां तक कि अगर वे कर रहे हैं शारीरिक रूप से अलग से एक बड़ी दूरी है, इसलिए "एक दूरी पर डरावना कार्रवाई". कारण करने के लिए उम्मीद के मुताबिक प्रकृति की भागीदारी, के अलावा के qubits तेजी से बढ़ जाती है की कम्प्यूटेशनल शक्ति एक क्वांटम कंप्यूटर.

हस्तक्षेप — पिछले के गुणों को लागू करने के लिए क्वांटम एल्गोरिदम. कल्पना रोलिंग तरंगों है: कभी कभी वे एक दूसरे को धक्का करने के लिए (रचनात्मक कार्य), और कभी कभी बुझती (विनाशकारी). उपयोग हस्तक्षेप की अनुमति देता है वैज्ञानिकों को नियंत्रित करने के लिए राज्य को मजबूत करने, संकेत है कि नेतृत्व करने के लिए सही जवाब है, और रद्द कर रहा है कि लोगों को देने के गलत जवाब है ।

प्रोग्राम के रूप में क्वांटम कंप्यूटर है?

उद्देश्य है एन्कोड करने के लिए समस्या का एक हिस्सा परिसर में क्वांटम राज्य का उपयोग कर qubits, और फिर हेरफेर करने के लिए है कि हालत के लिए इसे लाने के लिए किसी प्रकार का समाधान कर सकते हैं, जो मापा जा सकता है के पतन के बाद superpositions में एक नियतात्मक के अनुक्रम शून्य (0) और लोगों (1).

समझते हैं? फिर से पढ़ना.

जटिल लगता है, लेकिन बाद से सभी शर्तों को हम पहले से ही चर्चा है, समझ सकते हैं ।

मामले में के रूप में के साथ क्लासिक प्रोग्रामिंग, वैज्ञानिकों ने विकसित कर रहे हैं एक भाषा विधानसभा भाषा के निम्न स्तर है कि मशीन समझता है यह करने के लिए बेहतर है से जाने के लिए उन्हें उच्च स्तरीय भाषाओं और ग्राफिकल यूजर इंटरफेस है, यह अधिक उपयुक्त करने के लिए मानव मन है । आईबीएम Qiskit, उदाहरण के लिए, की अनुमति देता है प्रयोगकर्ताओं कार्य बनाने के लिए और खींचें और ड्रॉप तर्क तत्वों.

दानव decoherence

<पी>क्यों क्वांटम कंप्यूटर अभी तक नहीं हैं, हर कोने पर बेचा जाता है? एक अर्थ में, वैज्ञानिकों की कोशिश कर रहे हैं का निर्माण करने के लिएसही मशीन से बाहर के अपूर्ण भागों. क्वांटम कंप्यूटर के प्रति बेहद संवेदनशील हैं perturbations, शोर और अन्य पर्यावरणीय प्रभावों बनाता है, जो उनके क्वांटम राज्य डगमगाने के लिए और गायब हो जाते हैं । इस प्रभाव कहा जाता है decoherence.

के लिए कुछ विशेषज्ञों decoherence है एक समस्या की बाधा एक क्वांटम अभिकलन. यहां तक कि सभी के साथ मनाया उपायों, शोर में रिसना कर सकते हैं गणना. वैज्ञानिकों की दुकान सकता है क्वांटम सूचना के लिए के रूप में लंबे समय के रूप में इसे खोना नहीं करता है इसकी अखंडता के प्रभाव के तहत decoherence सीमा है, जो की संख्या की गणना कर सकते हैं कि प्रदर्शन किया एक पंक्ति में.

नाजुक प्रकृति के क्वांटम कंप्यूटिंग भी कारण है कि अंधा जोड़ने qubits व्यवस्था करने के लिए होगा, जरूरी नहीं कि इसे और अधिक शक्तिशाली बनाने. गलती सहिष्णुता को ध्यान से जांच के क्षेत्र में क्वांटम कंप्यूटिंग: तर्क जोड़ने, qubits लिए क्षतिपूर्ति कर सकते हैं कुछ समस्या है, लेकिन बनाने के लिए एक एकल, विश्वसनीय qubit हस्तांतरण करने के लिए आवश्यक डेटा के लाखों लोगों की त्रुटि को सही करने qubits. और हम उन्हें आज नहीं है 128 से अधिक है । मदद कर सकता है स्मार्ट एल्गोरिदम, जो भी कर रहे हैं विकसित किया जा रहा है ।

क्वांटम सिमुलेशन का उपयोग क्वांटम कंप्यूटर

के रूप में बड़ा डेटा है अब एक गर्म विषय है, एक उम्मीद करेंगे कि क्वांटम कंप्यूटर होगा बेहतर संभाल बड़े डेटा सेट की तुलना में शास्त्रीय. लेकिन यह नहीं है.

इसके बजाय, क्वांटम कंप्यूटर विशेष रूप से अच्छे हैं मॉडलिंग में प्रकृति. उदाहरण के लिए, क्वांटम कंप्यूटिंग इस्तेमाल किया जा सकता करने के लिए और अधिक प्रभावी ढंग से निर्माण अणु दवाओं की वजह से वे मूल रूप से काम पर एक ही आधार के रूप में अणुओं है कि वे कोशिश कर रहे हैं, अनुकरण करने के लिए है । गणना के क्वांटम राज्य के एक अणु है एक अविश्वसनीय रूप से जटिल कार्य लगभग असंभव है जो के साथ हमारे कंप्यूटर में है, लेकिन क्वांटम कंप्यूटर को संभाल कर सकते हैं, उसे उत्साह है.

इसी तरह, क्वांटम कंप्यूटिंग कर सकते हैं के क्षेत्र में क्रांतिकारी बदलाव के सामग्री विज्ञान या सूचना के हस्तांतरण है । धन्यवाद करने के लिए उलझाव, qubits, शारीरिक के अलावा व्यापक, बना सकते हैं एक चैनल के प्रसारण के लिए जानकारी के एक वैज्ञानिक बिंदु से यह देखने के लिए किया जाएगा के लिए सुरक्षित हमारे मौजूदा चैनल. क्वांटम इंटरनेट काफी संभव है.

लेकिन सबसे दिलचस्प यह है: हम यह भी नहीं जानते की विविधता में आश्चर्यजनक है कि मुद्दों की कोशिश कर सकते हैं को हल करने के लिए क्वांटम कंप्यूटर । सिर्फ एक व्यावसायिक क्वांटम कंप्यूटर और लोगों को अनुमति देने के लिए उसके साथ काम करते हैं, हम की पहचान कर सकते हैं नए और दिलचस्प क्षेत्रों के लिए उपयुक्त हैं कि यह आश्चर्यजनक नए प्रौद्योगिकी.

और क्या समस्या हल करने की कोशिश करेंगे पर एक क्वांटम कंप्यूटर आप की जरूरत है? हमें बताओ ।