अनुक्रमणिका[लपवा][दाखवा]
क्वांटम कॉम्प्युटिंग क्वांटम मेकॅनिक्स तत्त्वे वापरून डेटावर प्रक्रिया करते. परिणामी, क्वांटम संगणनाला शास्त्रीय संगणनापेक्षा वेगळा दृष्टीकोन आवश्यक आहे. क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये वापरलेला प्रोसेसर हे या वेगळेपणाचे एक उदाहरण आहे.
पारंपारिक संगणक सिलिकॉन-आधारित प्रोसेसर वापरतात, तर क्वांटम संगणक अणू, आयन, फोटॉन किंवा इलेक्ट्रॉन सारख्या क्वांटम प्रणाली वापरतात. ते 1 आणि 0 च्या विविध क्वांटम सुपरपोझिशनमध्ये तयार होऊ शकणार्या बिट्सचे प्रतिनिधित्व करण्यासाठी क्वांटम वैशिष्ट्ये वापरतात.
तर, या संदर्भात “क्वांटम” या शब्दाचा नेमका अर्थ काय? ही एक महत्त्वपूर्ण झेप आहे का?
क्वांटम हा शब्द लॅटिन शब्द क्वांटम पासून आला आहे, ज्याचा अर्थ "प्रमाण" आहे. हे भौतिकशास्त्रात 'ते प्रतिनिधित्व करत असलेल्या रेडिएशनच्या वारंवारतेच्या प्रमाणात उर्जेचे वेगळे प्रमाण' आहे. स्वतंत्र म्हणजे सतत किंवा वेगळे नसलेल्या गोष्टीचा संदर्भ. क्वांटम या अर्थाने अद्वितीय किंवा महत्त्वपूर्ण रकमेचा संदर्भ देते.
क्वांटम संगणन म्हणजे काय?
क्वांटम संगणन गणनेसाठी अल्गोरिदम तयार करण्यासाठी बीजगणित पद्धती वापरत आहे, जे बहुधा क्वांटम भौतिकशास्त्रात वापरल्या जाणार्या समान किंवा समान असतात. क्वांटम मेकॅनिक्स, या बदल्यात, मूलभूत भौतिकशास्त्राच्या सिद्धांताचा संदर्भ देते जे अणू आणि उपअणू कणांच्या आकारात निसर्गाच्या भौतिक गुणांच्या स्पष्टीकरणात डुबकी मारते.
A क्वांटम संगणक अशा प्रकारे अशा अल्गोरिदमची अंमलबजावणी करण्यास सक्षम एक काल्पनिक संगणक आहे. परिणामी, क्वांटम संगणक मूलत: क्वांटम बिट्सवर आधारित असतात, ज्यांना क्यूबिट्स देखील म्हणतात, जे एकाच इलेक्ट्रॉनपासून तयार केले जाऊ शकतात.
क्वांटम मटेरियल क्वांटम मेकॅनिक्सच्या नियमांनुसार वागते, संभाव्य गणना, सुपरपोझिशन आणि अडकवणे. या कल्पना क्वांटम अल्गोरिदमचा पाया म्हणून काम करतात, जे क्लिष्ट समस्या हाताळण्यासाठी क्वांटम संगणकाच्या क्षमतांचा वापर करतात.
या लेखात, मी तुम्हाला क्वांटम एंटेन्गलमेंट बद्दल माहित असणे आवश्यक असलेल्या सर्व गोष्टींवर चर्चा करेन.
क्वांटम एन्टँगलमेंट म्हणजे काय?
जेव्हा दोन प्रणाली इतक्या जवळून जोडलेल्या असतात तेव्हा क्वांटम उलगडणे उद्भवते की एकाबद्दल जाणून घेतल्याने तुम्हाला दुसर्याचे त्वरित ज्ञान मिळते, मग ते कितीही दूर असले तरीही.
आईनस्टाईनसारखे शास्त्रज्ञ या घटनेने हैराण झाले होते, ज्याला त्यांनी "दूरवर एक भयानक कृती" असे नाव दिले कारण प्रकाशाच्या वेगापेक्षा कोणतीही माहिती पाठविली जाऊ शकत नाही हा नियम मोडला. फोटॉन आणि इलेक्ट्रॉन वापरून अतिरिक्त प्रयोग, तथापि, पडताळणीत अडकले.
उलगडणे हा क्वांटम संगणनाचा आधारस्तंभ आहे. भौतिकशास्त्रातील क्वांटम उलगडणे म्हणजे क्वांटम कणांमधील अत्यंत मजबूत दुवा होय. हे कनेक्शन इतके मजबूत आहे की दोन किंवा अधिक क्वांटम कण प्रचंड अंतराने विभक्त होत असताना ते असह्यपणे जोडले जाऊ शकतात.
हे आणखी समजून घेण्यासाठी, भौतिकशास्त्र किंवा संगणनाशी संबंधित नसलेली साधी तुलना विचारात घ्या. एक नाही तर दोन नाणी फेकली गेली तर काय होईल याचा विचार करा. सहसा, एक नाणे डोक्यावर किंवा शेपटींवर उतरते की नाही याचा दुसऱ्या नाणे टॉसच्या परिणामावर फारसा प्रभाव पडत नाही.
तथापि, अडकण्याच्या बाबतीत, दोन्ही भाग जोडलेले आहेत किंवा अडकलेले आहेत, ते भौतिकदृष्ट्या वेगळे असले तरीही. या प्रकरणात, जर एक नाणे डोक्यावर उतरले, तर दुसरे नाणे त्याचप्रमाणे डोके दर्शवेल आणि त्याउलट.
क्वांटम अडकणे समजून घेणे (उदाहरणार्थ)
क्वांटम एन्टँगलमेंट ही खरोखरच अशी परिस्थिती आहे ज्यामध्ये दोन प्रणाली (सामान्यत: इलेक्ट्रॉन किंवा फोटॉन) इतक्या जवळून जोडल्या जातात की एका प्रणालीच्या "स्थिती" (इलेक्ट्रॉनच्या स्पिनची दिशा, "वर" म्हणा) बद्दल माहिती प्राप्त केल्याने इतर प्रणालीबद्दल त्वरित ज्ञान प्राप्त होईल. “स्टेट” (दुसऱ्या इलेक्ट्रॉनच्या फिरकीची दिशा, “खाली” म्हणा) या प्रणाली कितीही अंतरावर असली तरीही.
"झटपट" आणि "ते कितीही दूर असले तरीही" हे वाक्ये लक्षणीय आहेत. या घटनेने आईन्स्टाईन सारख्या शास्त्रज्ञांना गोंधळात टाकले आहे, कारण ते मोजले जात नाही तोपर्यंत स्थिती परिभाषित केली जात नाही आणि माहितीचे प्रसारण हे शास्त्रीय भौतिकशास्त्राच्या नियमाचे उल्लंघन करते की माहिती प्रकाशाच्या वेगापेक्षा वेगाने वाहून नेली जाऊ शकत नाही.
तथापि, 1980 च्या दशकापासून फोटॉन आणि इलेक्ट्रॉन या दोन्हींचा वापर केल्याचे सिद्ध झाले आहे, 1980 च्या दशकात सुरू झालेल्या संशोधन आणि चाचणीमुळे धन्यवाद.
दोन उपपरमाण्विक कण (इलेक्ट्रॉन) तयार केले जाऊ शकतात जेणेकरुन त्यांचे एका वेव्ह फंक्शनद्वारे वर्णन केले जाऊ शकते. शून्य स्पिन असलेल्या मूळ कणास समान परंतु विरुद्ध स्पीन असलेल्या दोन अडकलेल्या कन्या कणांमध्ये क्षय होऊ देऊन एका पद्धतीमध्ये अडकणे साध्य केले जाऊ शकते.
जर दोन कन्या कण कशाशीही संवाद साधत नसतील, तर त्यांची वेव्ह फंक्शन्स सारखीच राहतील आणि कितीही अंतर मोजले तरी ते विरोध करतात. शास्त्रज्ञांनी चाचणीद्वारे ठरवले की गोंधळाच्या वेळेचा माहितीवर कोणताही परिणाम होत नाही.
त्याऐवजी, जेव्हा एका कणाची माहिती मोजली जाते तेव्हाच माहिती प्रकाशाच्या वेगापेक्षा वेगाने दुसर्या कणाकडे पाठविली जाते.
परिणामी, माहितीचा प्रवाह या वेगाने होतो. परंतु आमचे त्यावर कोणतेही नियंत्रण नाही – नियंत्रणाचा अभाव क्वांटम एन्टँगलमेंटचा वापर प्रतिबंधित करतो, जसे की संदेश किंवा इतर माहिती प्रकाशाच्या वेगापेक्षा वेगाने पाठवणे.
क्वांटम कंप्युटिंगमध्ये अडकणे कोणती भूमिका बजावते?
अडकलेल्या क्यूबिटची स्थिती त्वरित बदलल्याने क्वांटम कॉम्प्युटरमधील जोडलेल्या क्विटची स्थिती बदलते. परिणामी, गुंतागुंत क्वांटम संगणकांच्या प्रक्रियेचा वेग वाढवते.
कारण एका क्यूबिटवर प्रक्रिया केल्याने असंख्य क्यूबिट्सची माहिती मिळते, क्यूबिट्सची संख्या दुप्पट केल्याने प्रक्रियांची संख्या (म्हणजेच अडकलेले क्विट) वाढते असे नाही.
क्वांटम उलगडणे, अभ्यासानुसार, शास्त्रीय गणनेपेक्षा घातांक गती देण्यासाठी क्वांटम अल्गोरिदमसाठी आवश्यक आहे.
क्वांटम कंप्युटिंगमध्ये अडकलेले अनुप्रयोग
अनेक ऍप्लिकेशन्सना या एकप्रकारच्या शारीरिक वैशिष्ट्याचा फायदा होऊ शकतो, ज्यामुळे आपले वर्तमान आणि भविष्य बदलेल. क्वांटम एन्क्रिप्शन, सुपरडेन्स कोडिंग, कदाचित प्रकाशापेक्षा वेगवान ट्रान्समिशन आणि अगदी टेलिपोर्टेशन हे सर्व एंगलमेंटद्वारे सक्षम केले जाऊ शकते.
क्वांटम संगणकांमध्ये वित्त आणि बँकिंगसह विविध उद्योगांमध्ये वेळ आणि प्रक्रिया शक्ती-गहन आव्हाने हाताळण्याची क्षमता आहे.
क्वांटम एंगलमेंट ही एक घटना आहे जी अशा संगणकांना त्यांच्या क्यूबिट्समधील डेटा प्रवाह हाताळण्यासाठी लागणारा वेळ आणि प्रक्रिया शक्ती कमी करून मदत करू शकते.
1. क्वांटम क्रिप्टोग्राफी
शास्त्रीय क्रिप्टोग्राफीमध्ये, प्रेषक संदेश एका कीसह एन्कोड करतो, तर प्राप्तकर्ता सामायिक कीसह डीकोड करतो. तथापि, एक धोका आहे की तृतीय पक्ष कळा बद्दल ज्ञान प्राप्त करेल आणि क्रिप्टोग्राफीमध्ये अडथळा आणण्यास आणि कमी करण्यास सक्षम असेल.
दोन पक्षांमध्ये सुरक्षित चॅनेल तयार करणे हा अटूट क्रिप्टोग्राफीचा आधारस्तंभ आहे. गोंधळामुळे हे होऊ शकते. दोन प्रणाली गुंतलेल्या असल्याने, ते एकमेकांशी सहसंबंधित आहेत (जेव्हा एक बदलतो, तेव्हा दुसरा बदलतो), आणि कोणताही तृतीय पक्ष हा परस्परसंबंध सामायिक करणार नाही.
क्वांटम क्रिप्टोग्राफीलाही नो-क्लोनिंगचा फायदा होतो, याचा अर्थ अज्ञात क्वांटम स्थितीची एकसारखी प्रतिकृती निर्माण करणे अशक्य आहे. परिणामी, क्वांटम स्थितीत एन्कोड केलेल्या डेटाची प्रतिकृती करणे अशक्य आहे.
अभेद्य क्वांटम की वितरणासह, क्वांटम क्रिप्टोग्राफी आधीच साकार झाली आहे (QKD). की बद्दल माहिती संप्रेषण करण्यासाठी QKD यादृच्छिकपणे ध्रुवीकृत फोटॉन वापरते. प्राप्तकर्ता ध्रुवीकरण फिल्टर आणि संदेश एन्क्रिप्ट करण्यासाठी वापरलेले तंत्र वापरून की उलगडतो.
गुप्त डेटा अजूनही मानक कम्युनिकेशन लाइनद्वारे हस्तांतरित केला जातो, परंतु केवळ अचूक क्वांटम की संदेश डीकोड करू शकते. ध्रुवीकृत फोटॉनचे "वाचन" केल्यामुळे त्यांची अवस्था बदलते, कोणतीही कानउघडणी संवादकर्त्यांना घुसखोरीबद्दल सतर्क करते.
QKD तंत्रज्ञान सध्या फायबर ऑप्टिक केबलद्वारे मर्यादित आहे, जे प्राप्त करण्यास खूपच कमी होण्याआधी सुमारे 100km पर्यंत फोटॉन वितरीत करू शकते. 2004 मध्ये, ऑस्ट्रियामध्ये पहिले अडकलेले QKD बँक हस्तांतरण झाले.
अतुलनीय आणि छेडछाड-प्रूफ संप्रेषणांचे प्रसारण सुनिश्चित करणे जे भौतिक तत्त्वांवर आधारित सुरक्षित आहेत हे स्पष्टपणे अर्थ, बँकिंग, लष्करी, वैद्यकीय आणि इतर क्षेत्रांमध्ये लागू आहे. अनेक व्यवसाय आता अडकलेले QKD वापरत आहेत.
2. क्वांटम टेलिपोर्टेशन
क्वांटम टेलिपोर्टेशन ही फोटॉन, अणू, इलेक्ट्रॉन आणि सुपरकंडक्टिंग सर्किट यासारख्या दोन पक्षांमधील क्वांटम माहिती प्रसारित करण्याची पद्धत देखील आहे. संशोधनानुसार, टेलिपोर्टेशन कमी वीज वापरताना QCs समांतर चालवण्यास अनुमती देते आणि वीज वापर 100 ते 1000 पट कमी करते.
क्वांटम टेलिपोर्टेशन आणि क्वांटम क्रिप्टोग्राफीमधील फरक खालीलप्रमाणे आहे:
- क्वांटम टेलिपोर्टेशनची देवाणघेवाण शास्त्रीय चॅनेलवर, "क्वांटम" माहिती पाठविली जाते.
- क्वांटम क्रिप्टोग्राफीची देवाणघेवाण क्वांटम चॅनेलवर, "शास्त्रीय" माहिती पाठविली जाते.
क्वांटम कॉम्प्युटरच्या उर्जेच्या गरजा उष्णता निर्माण करतात, जे त्यांना कमी तापमानात ऑपरेट करणे आवश्यक आहे हे एक आव्हान आहे. टेलिपोर्टेशनमध्ये डिझाईन सोल्यूशन्सकडे नेण्याची क्षमता आहे जी क्वांटम कॉम्प्युटिंगच्या विकासास गती देईल.
3. जैविक प्रणाली
लाखो रासायनिक आणि जैविक प्रक्रियांच्या परस्परसंवादामुळे सर्व प्राण्यांप्रमाणे मानवी शरीरातही सतत बदल होत असतात. अलीकडे पर्यंत, ते रेखीय असल्याचे गृहित धरले जात होते, "A" ने "B" ने जाते. तथापि, क्वांटम बायोलॉजी आणि बायोफिजिक्सने जैविक प्रणालींमध्ये मोठ्या प्रमाणात सुसंगतता शोधून काढली आहे, ज्यामध्ये QE ची भूमिका आहे.
च्या विविध उपघटकांचा मार्ग प्रथिने संरचना स्थिर क्वांटम अडकणे आणि सुसंगततेसाठी परवानगी देण्यासाठी एकत्रितपणे पॅक केलेले आहेत. क्वांटम बायोलॉजी हा अजूनही एक सैद्धांतिक विषय आहे ज्यात विविध अनुत्तरीत समस्या आहेत; जेव्हा ते संबोधित केले जातात, तेव्हा औषधातील अनुप्रयोग वाढत्या प्रमाणात दृश्यमान होतील.
क्वांटम संगणन, सिद्धांतानुसार, शास्त्रीय संगणकांपेक्षा निसर्ग (अणू बाँडिंगचे अनुकरण करून) आणि क्वांटम बायोलॉजिकल सिस्टमशी अधिक चांगले साम्य असू शकते.
4. सुपरडेन्स कोडिंग
सुपरडेन्स कोडिंग ही एकच उलगडलेली क्यूबिट वापरून माहितीचे दोन पारंपारिक बिट प्रसारित करण्याची पद्धत आहे. अति-दाट असलेला कोड हे करू शकतो:
- पूर्व-वितरित क्यूबिट्स संपेपर्यंत वापरकर्त्याला दुप्पट वेगाने संप्रेषण करण्याची अनुमती देऊन, शास्त्रीय संदेशाची पुनर्रचना करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या अर्धा भाग वेळेपूर्वी पाठविण्याची अनुमती देते.
- एका दिशेने द्वि-मार्ग क्वांटम चॅनेलची क्षमता दुप्पट केली जाते.
- लो-लेटेंसी चॅनेलवर येणार्या डेटाला समर्थन देण्यासाठी हाय-लेटेंसी चॅनेलवर अर्धा डेटा ट्रान्समिट करून हाय-लेटेंसी बँडविड्थला लो-लेटेंसी बँडविड्थमध्ये रूपांतरित करा.
संप्रेषणाच्या प्रत्येक पिढीने अधिक डेटा ट्रान्सफरची मागणी केली आहे. सुपरडेन्स कोडिंगसह माहितीमध्ये तुलनात्मक लाभ शक्य होईल.
निष्कर्ष
क्वांटम उलगडणे आम्हाला डेटासह पूर्वी अकल्पनीय मार्गांनी कार्य करण्यास अनुमती देऊ शकते. क्वांटम कंप्युटिंगला अडकवण्यासोबत एकत्रित करून, आम्ही अधिक कार्यक्षम आणि सुरक्षित रीतीने मोठ्या प्रमाणावर डेटाची मागणी करणाऱ्या समस्यांची उत्तरे देण्यास सक्षम होऊ.
जैविक आणि खगोलशास्त्रीय ऍप्लिकेशन्सच्या जोडणीसह, QE चा उपयोग मानवाने दीर्घकाळ विचार करत असलेल्या प्रश्नांची उत्तरे देण्यासाठी केला जाऊ शकतो: आपण कोठून आलो आणि हे सर्व कसे सुरू झाले?
तंत्रज्ञान जितके अधिक प्रगत होईल, तितके अधिक अनुप्रयोग आपल्याला त्यासाठी सापडतील— यात प्रचंड आश्वासन आहे!
प्रत्युत्तर द्या