डिजिटल परिवर्तन जगाला पूर्वीपेक्षा वेगाने बदलत आहे. डिजिटल युगाच्या मुख्य संकल्पनांबद्दल जाणून घेणे आणखी गंभीर होईल, तंत्रज्ञानाच्या आणखी एका नवीन लाटेच्या आगमनाने, जे सध्याच्या मॉडेल्सला आश्चर्यकारक गती आणि शक्तीसह बदलण्यास सक्षम आहे: क्वांटम कॉम्प्युटिंग.
या लेखात, आम्ही पारंपारिक संगणन आणि क्वांटम संगणनाच्या मूलभूत संकल्पनांची तुलना करतो आणि विविध क्षेत्रांमध्ये त्यांचा वापर देखील शोधू लागतो.
क्वांटम गुणधर्म काय आहेत?
संपूर्ण इतिहासात, मानवाने तंत्रज्ञान विकसित केले आहे कारण त्यांना विज्ञानाद्वारे निसर्गाचे कार्य समजले आहे. 1900 आणि 1930 च्या दरम्यान, काही भौतिक घटनांच्या अभ्यासाने ज्यांना अद्याप नीट समजले नव्हते, त्याने एका नवीन भौतिक सिद्धांताला जन्म दिला: क्वांटम मेकॅनिक्स. हा सिद्धांत सूक्ष्म जगाचे कार्य, रेणू, अणू आणि इलेक्ट्रॉन यांचे नैसर्गिक निवासस्थान यांचे वर्णन आणि स्पष्टीकरण देतो.
हे केवळ या घटनांचे स्पष्टीकरण देऊ शकले नाही, तर हे समजणे देखील शक्य झाले आहे की उपपरमाण्विक वास्तव पूर्णपणे प्रति-अंतर्ज्ञानी, जवळजवळ जादुई मार्गाने कार्य करते आणि त्या घटना सूक्ष्म जगामध्ये घडतात ज्या घडत नाहीत. मॅक्रोस्कोपिक जग.
या क्वांटम गुणधर्मांमध्ये क्वांटम सुपरपोझिशन, क्वांटम एन्टँगलमेंट आणि क्वांटम टेलिपोर्टेशन समाविष्ट आहे.
- क्वांटम सुपरपोझिशन कण एकाच वेळी वेगवेगळ्या स्थितीत कसा असू शकतो याचे वर्णन करते.
- क्वांटम अडकणे दोन कणांना "गोंधळलेल्या" अवस्थेत कसे आणले जाऊ शकते याचे वर्णन करते आणि त्यानंतर, त्यांचे भौतिक अंतर असूनही, जवळजवळ एकाच वेळी प्रतिसाद देतात. दुस-या शब्दात सांगायचे तर, ते हवे तितके दूर ठेवले जाऊ शकतात आणि, एकाशी संवाद साधताना, दुसरा त्याच परस्परसंवादावर प्रतिक्रिया देतो.
- क्वांटम टेलिपोर्टेशन अंतराळातून प्रवास न करता अंतराळातील एका ठिकाणाहून दुसर्या ठिकाणी माहिती पाठवण्यासाठी क्वांटम एंगलमेंट वापरते.
क्वांटम संगणन हे उपपरमाण्विक निसर्गाच्या क्वांटम गुणधर्मांवर आधारित आहे.
या प्रकरणात, क्वांटम मेकॅनिक्सद्वारे सूक्ष्म जगाची आजची समज आम्हाला लोकांच्या जीवनात सुधारणा करण्यास सक्षम तंत्रज्ञानाचा शोध आणि डिझाइन करण्यास अनुमती देते. अनेक भिन्न तंत्रज्ञाने आहेत जी क्वांटम घटना वापरतात आणि त्यापैकी काही, जसे की लेसर किंवा चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (MRI), अर्ध्या शतकाहून अधिक काळापासून आहेत.
क्वांटम संगणन म्हणजे काय?
क्वांटम संगणक कसे कार्य करतात हे समजून घेण्यासाठी, प्रथम आपण दररोज वापरत असलेले संगणक कसे कार्य करतात हे स्पष्ट करणे उपयुक्त आहे, ज्याचा या लेखात डिजिटल किंवा शास्त्रीय संगणक म्हणून उल्लेख केला आहे. हे, इतर सर्व इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जसे की टॅब्लेट किंवा मोबाईल फोन्स प्रमाणे, त्यांच्या स्मृतीचे मूलभूत एकक म्हणून बिट्स वापरतात. याचा अर्थ प्रोग्राम्स आणि ऍप्लिकेशन्स बिट्समध्ये एन्कोड केलेले असतात, म्हणजे शून्य आणि एकाच्या बायनरी भाषेत.
प्रत्येक वेळी जेव्हा आपण यापैकी कोणत्याही उपकरणाशी संवाद साधतो, उदाहरणार्थ कीबोर्डवरील की दाबून, शून्याच्या स्ट्रिंग्स आणि त्या संगणकामध्ये तयार केल्या जातात, नष्ट केल्या जातात आणि/किंवा सुधारित केल्या जातात.
मनोरंजक प्रश्न असा आहे की, संगणकाच्या आत हे शून्य आणि भौतिकदृष्ट्या कोणते आहेत? बिट्सची शून्य आणि एक अवस्था ट्रान्झिस्टर नावाच्या सूक्ष्म भागांद्वारे विद्युत प्रवाह प्रवाहाशी संबंधित आहे किंवा नाही, जे स्विच म्हणून कार्य करतात. जेव्हा कोणताही करंट वाहत नसतो, तेव्हा ट्रान्झिस्टर “बंद” असतो आणि थोडासा 0 शी संबंधित असतो आणि जेव्हा तो प्रवाहित असतो तेव्हा तो “चालू” असतो आणि थोडासा 1 शी संबंधित असतो.
अधिक सोप्या स्वरूपात, बिट्स 0 आणि 1 हे छिद्रांशी संबंधित असल्यासारखे आहे, म्हणजे रिकामे भोक थोडा 0 आहे आणि इलेक्ट्रॉनने व्यापलेले छिद्र थोडे 1 आहे. आता आपल्याला आजचे संगणक कसे कार्य करतात याची कल्पना आली आहे. क्वांटम संगणक कसे कार्य करतात हे समजून घेण्याचा प्रयत्न करूया.
बिट पासून qubits करण्यासाठी
क्वांटम कॉम्प्युटिंगमधील माहितीचे मूलभूत एकक म्हणजे क्वांटम बिट किंवा क्यूबिट. क्यूबिट्स, व्याख्येनुसार, द्वि-स्तरीय क्वांटम सिस्टीम आहेत जे, बिट्सप्रमाणे, निम्न स्तरावर असू शकतात, जे 0 म्हणून परिभाषित केलेल्या कमी उत्तेजनाच्या किंवा उर्जेच्या स्थितीशी संबंधित असतात; किंवा उच्च स्तरावर, जे उच्च उत्तेजनाच्या स्थितीशी संबंधित आहे किंवा 1 म्हणून परिभाषित केले आहे.
तथापि, आणि येथे शास्त्रीय संगणनामध्ये मूलभूत फरक आहे, क्यूबिट्स 0 आणि 1 मधील असीम मध्यवर्ती अवस्थांपैकी कोणत्याही असू शकतात, जसे की अर्धा 0 आणि अर्धा 1, किंवा 0 च्या तीन चतुर्थांश आणि एक चतुर्थांश of 1. ही घटना क्वांटम सुपरपोझिशन म्हणून ओळखली जाते आणि क्वांटम प्रणालींमध्ये नैसर्गिक आहे.
क्वांटम अल्गोरिदम: वेगाने अधिक शक्तिशाली आणि कार्यक्षम संगणन
क्वांटम कॉम्प्युटरचा उद्देश क्वांटम सिस्टीम म्हणून क्वांटमच्या या क्वांटम गुणधर्मांचा फायदा घेणे हा आहे, क्वांटम अल्गोरिदम चालवण्यास सक्षम असणे जे सुपरपोझिशन आणि एंगलमेंटचा वापर करून शास्त्रीयपेक्षा जास्त प्रोसेसिंग पॉवर देतात.
हे निदर्शनास आणणे महत्त्वाचे आहे की वास्तविक पॅराडाइम शिफ्टमध्ये डिजिटल किंवा शास्त्रीय संगणक - सध्याच्या संगणकांप्रमाणेच कार्य करणे समाविष्ट नाही, परंतु जलद, जसे की अनेक लेख चुकीने दावा करतात, परंतु त्याऐवजी क्वांटम अल्गोरिदम विशिष्ट ऑपरेशन्स करण्यास परवानगी देतात. पूर्णपणे वेगळ्या प्रकारे सादर केले; जे बर्याचदा अधिक कार्यक्षम असते-म्हणजे खूपच कमी वेळेत किंवा खूप कमी संगणकीय संसाधने वापरून-.
याचा अर्थ काय आहे याचे ठोस उदाहरण पाहू. चला कल्पना करूया की आपण सॅन फ्रान्सिस्कोमध्ये आहोत आणि तेथे जाण्यासाठी दशलक्ष पर्यायांपैकी न्यूयॉर्कला जाण्यासाठी सर्वोत्तम मार्ग कोणता आहे हे आम्हाला जाणून घ्यायचे आहे (N=1,000,000). इष्टतम मार्ग शोधण्यासाठी संगणक वापरण्यास सक्षम होण्यासाठी, आम्हाला 1,000,000 पर्यायांचे डिजिटायझेशन करणे आवश्यक आहे, ज्याचा अर्थ शास्त्रीय संगणकासाठी बिट भाषेत आणि क्वांटम संगणकासाठी क्यूबिट्समध्ये अनुवादित करणे आवश्यक आहे.
जरी शास्त्रीय संगणकाला इच्छित एक सापडत नाही तोपर्यंत सर्व मार्ग एकामागून एक पार करावे लागतील, क्वांटम संगणक क्वांटम समांतरता म्हणून ओळखल्या जाणार्या प्रक्रियेचा फायदा घेतो ज्यामुळे तो मूलत: एकाच वेळी सर्व मार्गांचा विचार करू शकतो. हे सूचित करते की क्वांटम संगणक वापरलेल्या संसाधनांच्या ऑप्टिमायझेशनमुळे, शास्त्रीय संगणकापेक्षा इष्टतम मार्ग शोधेल.
संगणकीय क्षमतेतील फरक समजून घेण्यासाठी, n qubits सह आपण 2 सह जे शक्य होईल त्याच्या समतुल्य करू शकतो.n बिट्स असे अनेकदा सांगितले जाते की सुमारे 2 सह70 qubits तुमच्याकडे क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये अधिक बेस स्टेटस असू शकतात - अधिक भिन्न आणि एकाचवेळी वर्णांच्या स्ट्रिंग्स - विश्वातील अणूंच्या संख्येपेक्षा, जे अंदाजे 2 आहे80. दुसरे उदाहरण असे आहे की असा अंदाज आहे की 2000 ते 2500 क्यूबिट्सच्या क्वांटम कॉम्प्युटरसह तुम्ही आज वापरल्या जाणार्या सर्व क्रिप्टोग्राफी (ज्याला सार्वजनिक की क्रिप्टोग्राफी म्हणून ओळखले जाते) जवळजवळ खंडित करू शकता.
क्रिप्टोग्राफीच्या बाबतीत, वापरण्याचे असंख्य फायदे आहेत क्वांटम संगणन. जर दोन प्रणाली पूर्णपणे गुंतलेल्या असतील, तर ते एकमेकांशी सहसंबंधित आहेत (म्हणजे, जेव्हा एक बदलते तेव्हा दुसरी देखील बदलते) आणि कोणताही तृतीय पक्ष हा परस्परसंबंध सामायिक करत नाही.
टेकअवे
आम्ही डिजिटल परिवर्तनाच्या काळात आहोत ज्यामध्ये ब्लॉकचेन, कृत्रिम बुद्धिमत्ता, ड्रोन, इंटरनेट ऑफ थिंग्ज, आभासी वास्तव, 5G, 3D प्रिंटर, रोबोट किंवा स्वायत्त वाहने अनेक क्षेत्रे आणि क्षेत्रांमध्ये वाढत्या प्रमाणात उपस्थित आहेत.
विकासाला गती देऊन आणि सामाजिक प्रभाव निर्माण करून मानवी जीवनाची गुणवत्ता सुधारण्यासाठी सेट केलेली ही तंत्रज्ञाने सध्या समांतरपणे प्रगती करत आहेत. ब्लॉकचेन आणि IoT किंवा ड्रोन यांसारख्या दोन किंवा अधिक तंत्रज्ञानाचा वापर करणारी उत्पादने विकसित करणाऱ्या कंपन्या आपण क्वचितच पाहतो. कृत्रिम बुद्धिमत्ता.
त्यांचे अभिसरण होण्याचे आणि त्यामुळे झपाट्याने अधिक प्रभाव निर्माण करण्याचे ठरलेले असताना, ते विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात आहेत आणि विकासक आणि तांत्रिक पार्श्वभूमी असलेल्या लोकांची कमतरता याचा अर्थ अभिसरण अद्याप प्रलंबित काम आहे.
त्यांच्या विस्कळीत क्षमतेमुळे, क्वांटम तंत्रज्ञान केवळ या सर्व नवीन तंत्रज्ञानाशी एकरूप होणे अपेक्षित नाही, तर त्या सर्वांवर त्यांचा व्यापक प्रभाव देखील आहे. क्वांटम संगणन प्रमाणीकरण, देवाणघेवाण आणि डेटाचे सुरक्षित संचयन धोक्यात येईल, ज्यात सायबरसुरक्षा किंवा ब्लॉकचेन यांसारख्या क्रिप्टोग्राफी अधिक समर्पक भूमिका बजावते अशा तंत्रज्ञानावर अधिक प्रभाव पाडेल.
प्रत्युत्तर द्या