क्वांटम कम्प्यूटिंग दुनिया को कैसे बदल सकता है

क्वांटम भौतिकी ने पहले ही हमारे जीवन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित किया है। लेजर और ट्रांजिस्टर के आविष्कार वास्तव में क्वांटम सिद्धांत का परिणाम हैं – और चूंकि ये दोनों घटक आज के आसपास के हर इलेक्ट्रॉनिक उपकरण का एक बुनियादी निर्माण खंड हैं, जो आप देख रहे हैं वह मूल रूप से "क्वांटम यांत्रिकी इन एक्शन" है।

ऐसा कहने के बाद, क्वांटम उद्योग अब कंप्यूटिंग दुनिया में क्रांति लाने के लिए तैयार है क्योंकि क्वांटम दायरे से वास्तविक शक्ति का दोहन करने के लिए पर्याप्त प्रयास किए जा रहे हैं। क्वांटम कंप्यूटिंग सुरक्षा, स्वास्थ्य सेवा, ऊर्जा और यहां तक ​​कि मनोरंजन उद्योग जैसे विविध क्षेत्रों में आवेदन पा सकती है।

क्वांटम बनाम शास्त्रीय कंप्यूटर

क्वांटम सिद्धांत का इतिहास एक सदी से भी अधिक पुराना है। हालांकि, वर्तमान क्वांटम बज़ हाल के शोध निष्कर्षों के कारण है जो बताता है कि अनिश्चितता, क्वांटम कणों की एक अंतर्निहित संपत्ति, क्वांटम क्षमता का एहसास करने के लिए एक शक्तिशाली हथियार के रूप में काम कर सकती है।

जैसा कि सिद्धांत कहता है, व्यक्तिगत क्वांटम कणों (यानी इलेक्ट्रॉनों या फोटॉन) की प्रत्येक संपत्ति को जानना असंभव प्रतीत होता है। शास्त्रीय जीपीएस के एक उदाहरण पर विचार करें, जहां यह आपके वांछित गंतव्य पर पहुंचने के दौरान आपके आंदोलन की गति, स्थान और दिशा का सटीक अनुमान लगा सकता है।

हालांकि, क्वांटम जीपीएस क्वांटम कण के लिए उपरोक्त सभी गुणों को सटीक रूप से निर्धारित नहीं कर सकता क्योंकि क्वांटम भौतिकी के नियम आपको ऐसा करने की अनुमति नहीं देते हैं। यह निश्चितता की शास्त्रीय भाषा के बजाय क्वांटम दुनिया में एक संभाव्य भाषा को जन्म देता है।

इस मामले में, संभाव्य भाषा का तात्पर्य गति, स्थिति और गति की दिशा जैसे क्वांटम कणों के विभिन्न गुणों को संभाव्यता प्रदान करना है जो निश्चित रूप से बताना मुश्किल है। क्वांटम कणों की यह संभाव्य प्रकृति एक ऐसी संभावना को जन्म देती है जो किसी भी समय कुछ भी और सब कुछ होने देती है।

कंप्यूटिंग के प्रकाश में, बाइनरी 0 और 1 को qubits (क्वांटम बिट्स) के रूप में दर्शाया जाता है, किसी भी समय में 1 या 0 होने की संपत्ति होती है।

उपरोक्त प्रतिनिधित्व मुंह में कड़वा स्वाद छोड़ देता है क्योंकि शास्त्रीय मशीनों में 0 और 1 स्विच और सर्किट से अलग-अलग इंस्टेंट पर चालू और बंद होते हैं। इसलिए, उनकी सटीक स्थिति (यानी चालू या बंद) को नहीं जानना, कंप्यूटिंग संदर्भ में समझदार नहीं होगा।

वास्तविक अर्थों में, यह गणना त्रुटियों का कारण बन सकता है। हालाँकि, क्वांटम दुनिया में सूचना प्रसंस्करण क्वांटम अनिश्चितता की अवधारणा पर निर्भर करता है – जिसमें 0 और 1 का "सुपरपोजिशन" बग नहीं है, बल्कि एक विशेषता है। यह तेजी से डेटा प्रोसेसिंग की अनुमति देता है और त्वरित संचार की सुविधा प्रदान करता है।

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क्वांटम कंप्यूटिंग के शिखर पर

क्वांटम सिद्धांत की संभाव्य संपत्ति का परिणाम यह है कि क्वांटम जानकारी की सटीक प्रतिलिपि बनाना असंभव प्रतीत होता है। सुरक्षा के दृष्टिकोण से, यह महत्वपूर्ण है क्योंकि साइबर अपराधियों को एन्क्रिप्ट करने और संदेश भेजने के लिए क्वांटम कुंजियों की प्रतिलिपि बनाने का इरादा अंततः विफल हो जाएगा, भले ही उन्हें क्वांटम कंप्यूटर तक पहुंच प्राप्त हो।

यहां यह बताना महत्वपूर्ण है कि इस तरह के उच्च अंत एन्क्रिप्शन (अर्थात गुप्त डेटा या कुंजियों को एक कोड में बदलने की परिष्कृत विधि जो अनधिकृत पहुंच को रोकता है) भौतिकी के नियमों का परिणाम है, न कि आज उपयोग किए जाने वाले गणितीय रूप से लिखित एल्गोरिदम का। शक्तिशाली कंप्यूटरों की सहायता से गणितीय एन्क्रिप्शन को क्रैक किया जा सकता है, हालांकि, क्वांटम एन्क्रिप्शन को क्रैक करने के लिए भौतिकी के मौलिक नियमों को फिर से लिखना पड़ता है।

चूंकि क्वांटम एन्क्रिप्शन वर्तमान एन्क्रिप्शन तकनीकों से भिन्न होता है, इसी तरह, क्वांटम कंप्यूटर शास्त्रीय लोगों से बहुत ही मौलिक स्तर पर भिन्न होते हैं। एक कार और एक बैलगाड़ी की सादृश्यता पर विचार करें। यहां, एक कार भौतिकी के कुछ नियमों का पालन करती है जो आपको समकक्ष की तुलना में त्वरित समय में वांछित गंतव्य तक पहुंचाती है। क्वांटम कंप्यूटर और शास्त्रीय कंप्यूटर के लिए भी यही दर्शन लागू होता है।

एक क्वांटम कंप्यूटर क्वांटम भौतिकी की संभाव्य प्रकृति का लाभ उठाता है ताकि गणना और डेटा को एक अनोखे तरीके से संसाधित किया जा सके। यह कंप्यूटिंग कार्यों को बहुत तेज गति से पूरा कर सकता है और क्वांटम टेलीपोर्टेशन जैसी पारंपरिक रूप से असंभव अवधारणाओं में भी छलांग लगा सकता है। डेटा ट्रांसमिशन का यह रूप भविष्य के इंटरनेट यानी क्वांटम इंटरनेट का मार्ग प्रशस्त कर सकता है।

आज के लिए क्वांटम कंप्यूटर का क्या उपयोग किया जा सकता है?

क्वांटम कंप्यूटर अनुसंधान एवं विकास संगठनों, सरकारी प्राधिकरणों और शैक्षणिक संस्थानों के लिए उपयोगी हो सकते हैं क्योंकि वे जटिल समस्याओं को हल करने में मदद कर सकते हैं जिनसे निपटने के लिए वर्तमान कंप्यूटर चुनौतीपूर्ण हैं।

एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग दवा विकास में हो सकता है, जिसमें यह रसायनों और अणुओं का सहज रूप से अनुकरण और विश्लेषण कर सकता है क्योंकि अणु क्वांटम भौतिकी के समान नियमों पर क्वांटम कंप्यूटर के रूप में कार्य करते हैं। इसके अलावा, प्रभावी क्वांटम केमिस्ट्री सिमुलेशन संभव हो सकता है क्योंकि सबसे तेज सुपर कंप्यूटर आज लक्ष्य को प्राप्त करने में विफल हैं।

इसके अलावा, क्वांटम कंप्यूटर जटिल अनुकूलन समस्याओं को हल कर सकते हैं और अनसोल्ड डेटा की तेजी से खोज में सहायता कर सकते हैं। इस संबंध में कई अनुप्रयोग हैं जिनमें गतिशील जलवायु, स्वास्थ्य या वित्तीय डेटा को छांटने से लेकर रसद या यातायात प्रवाह को अनुकूलित करने तक शामिल हैं।

क्वांटम कंप्यूटर मशीन सीखने की समस्याओं जैसे डेटा में पैटर्न को पहचानने में भी अच्छे हैं। इसके अतिरिक्त, क्वांटम कंप्यूटर भविष्य की भविष्यवाणी करने के लिए मॉडल विकसित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं जैसे कि मौसम की भविष्यवाणी।

क्वांटम भविष्य के लिए कमर कस

जैसे-जैसे क्वांटम भविष्य की दौड़ केंद्र चरण में आती है, निवेशक और सरकारी निकाय क्वांटम आरएंडडी में अरबों डॉलर का ईंधन भर रहे हैं। उपग्रह आधारित क्वांटम कुंजी वितरण को नियोजित करने वाला एक वैश्विक संचार नेटवर्क पहले ही लागू किया जा चुका है, जो आगे के विकास का मार्ग प्रशस्त कर रहा है।

Google, Amazon, Microsoft, IBM और अन्य जैसी कंपनियां क्वांटम कंप्यूटिंग संसाधनों यानी हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के विकास में भारी निवेश कर रही हैं।

कॉसमॉस के अनुसार, चीन में शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक क्वांटम कंप्यूटर का निर्माण किया, जिसने एक जटिल गणना को केवल 60 मिनट में पूरा किया, जिसे एक शास्त्रीय कंप्यूटर को पूरा करने में कम से कम 8 साल या उससे अधिक समय लगा होगा।

यह पिछले दो वर्षों में हुए क्वांटम कंप्यूटिंग विकास का एक आकर्षण है। यह माना जाता है कि वैज्ञानिक समुदाय ने अंततः मायावी "क्वांटम लाभ" हासिल कर लिया है – जहां क्वांटम कंप्यूटिंग सबसे परिष्कृत समस्या को हल करने की स्थिति में है जिसे शास्त्रीय कंप्यूटिंग सचमुच अव्यावहारिक रूप से थाह लेने में समय ले सकती है।

क्वांटम मील का पत्थर पहली बार 2019 में Google द्वारा हासिल किया गया था, जहां उन्होंने गणना करने के लिए करंट का उपयोग करने वाले qubits का उपयोग किया था। बाद में 2020 में, चीनी टीम ने प्रक्रिया को तेज करने के लिए फोटोनिक क्वैबिट का इस्तेमाल किया। अब 2021 में, एक और चीनी टीम (शंघाई में चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय में जियान-वेई पैन के नेतृत्व में) ने फिर से Google को पीछे छोड़ दिया है।

प्री-प्रिंट सर्वर ArXiv पर प्रकाशित एक शोध पत्र में , योगदान देने वाली शोध टीम ने क्वांटम लाभ के लिए अपने निष्कर्षों का खुलासा किया, जिसमें उन्होंने ज़ुचोंगज़ी नामक क्वांटम प्रोसेसर पर सुपरकंडक्टिंग क्वैबिट का उपयोग किया, जिसमें 66 क्विट होते हैं। टीम ने प्रदर्शित किया कि कंप्यूटर की शक्ति का परीक्षण करने के उद्देश्य से एक कम्प्यूटेशनल समस्या को संभालने के लिए ज़ुचोंगज़ी 56 क्विबिट में हेरफेर करने में सक्षम था।

अनिश्चितता को गले लगाना

पिछले पांच वर्षों में क्वांटम तकनीक की दुनिया में तेजी से हुआ विकास काफी रोमांचक रहा है। द क्वांटम डेली के अनुसार, क्वांटम उद्योग के 2030 के अंत तक बहु-अरब-डॉलर के मूल्यांकन की उम्मीद है। हालांकि, इतने बड़े पैमाने पर तैनाती से पहले कई व्यावहारिक चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, फिर भी भविष्य उज्ज्वल लगता है।

सौभाग्य से, क्वांटम सिद्धांत "अप्रत्याशितता" के उज्जवल पक्ष पर प्रकाश डालता है। जैसा कि सिद्धांत जाता है, दो qubits को एक दूसरे के साथ इस संभावना के साथ बंद किया जा सकता है कि प्रत्येक qubit व्यक्तिगत रूप से अनिर्धारित रहता है, लेकिन जब एक इकाई के रूप में देखा जाता है तो दूसरे के साथ समन्वयित होता है – जिसका अर्थ है, दोनों 0 या 1 हैं।

इस व्यक्तिगत अप्रत्याशितता और संयुक्त निश्चितता को "उलझन" कहा जाता है – आज अधिकांश क्वांटम कंप्यूटिंग एल्गोरिदम के लिए एक आसान उपकरण। इसलिए, अनिश्चितता को सावधानी से संभालकर, संगठन क्वांटम भविष्य को अपनाने के लिए आकार में आ सकते हैं।