क्वान्टम कम्प्युटिङले क्वान्टम मेकानिक्स सिद्धान्तहरू प्रयोग गरेर डाटा प्रक्रिया गर्दछ। नतिजाको रूपमा, क्वान्टम कम्प्युटिङलाई शास्त्रीय कम्प्युटिङ भन्दा फरक दृष्टिकोण चाहिन्छ। क्वान्टम कम्प्युटरहरूमा प्रयोग हुने प्रोसेसर यो भिन्नताको एउटा उदाहरण हो।
जहाँ परम्परागत कम्प्युटरहरूले सिलिकन-आधारित प्रोसेसरहरू प्रयोग गर्छन्, क्वान्टम कम्प्युटरहरूले क्वान्टम प्रणालीहरू जस्तै परमाणुहरू, आयनहरू, फोटोनहरू, वा इलेक्ट्रोनहरू प्रयोग गर्छन्। तिनीहरूले 1 र 0 को विभिन्न क्वान्टम सुपरपोजिसनहरूमा सिर्जना हुन सक्ने बिटहरू प्रतिनिधित्व गर्न क्वान्टम सुविधाहरू प्रयोग गर्छन्।
त्यसोभए, यस सन्दर्भमा "क्वान्टम" शब्दको अर्थ के हो? के यो महत्त्वपूर्ण छलांग छ?
क्वान्टम शब्द ल्याटिन शब्द क्वान्टमबाट आएको हो, जसको अर्थ "मात्रा" हो। यो भौतिकशास्त्रमा 'विकिरणको आवृत्तिको परिमाणमा समानुपातिक ऊर्जाको अलग मात्रा' हो। असन्तुलित भन्नाले कुनै चीजलाई बुझाउँछ जुन न त निरन्तर छ न भिन्न। क्वान्टमले यस अर्थमा अद्वितीय वा महत्त्वपूर्ण मात्रालाई जनाउँछ।
क्वान्टम कम्प्युटिङ के हो?
क्वान्टम कम्प्युटि। गणनाका लागि एल्गोरिदमहरू निर्माण गर्न बीजगणितीय विधिहरू प्रयोग गर्दैछ, जुन प्रायः क्वान्टम भौतिकीमा प्रयोग हुने समान वा समान हुन्छन्। क्वान्टम मेकानिक्स, बारीमा, एक आधारभूत भौतिकी सिद्धान्तलाई बुझाउँछ जुन प्रकृतिको भौतिक गुणहरूको व्याख्यामा परमाणु र उपपरमाणविक कणहरूको आकारमा डुब्छ।
A क्वान्टम कम्प्युटर यसरी यस्तो एल्गोरिदमहरू लागू गर्न सक्षम एक काल्पनिक कम्प्युटर हो। नतिजाको रूपमा, क्वान्टम कम्प्युटरहरू आधारभूत रूपमा क्वान्टम बिटहरूमा आधारित हुन्छन्, जसलाई क्विटहरू पनि भनिन्छ, जुन एकल इलेक्ट्रोनबाट सिर्जना हुन सक्छ।
क्वान्टम सामग्रीले क्वान्टम मेकानिक्स नियमहरू अनुसार व्यवहार गर्दछ, सम्भाव्य गणना, सुपरपोजिसन, र जस्ता धारणाहरूको प्रयोग गर्दै। उल्टो। यी विचारहरूले क्वान्टम एल्गोरिदमहरूको आधारको रूपमा काम गर्दछ, जसले जटिल समस्याहरू समाधान गर्न क्वान्टम कम्प्युटरहरूको क्षमताहरू प्रयोग गर्दछ।
यस लेखमा, म तपाईंलाई क्वान्टम उलझनको बारेमा जान्न आवश्यक सबै कुराहरू छलफल गर्नेछु।
क्वान्टम उलझन के हो?
क्वान्टम उलझन तब हुन्छ जब दुई प्रणालीहरू यति नजिकबाट जोडिएका हुन्छन् कि एकको बारेमा जान्नले तपाईंलाई अर्कोको तत्काल ज्ञान दिन्छ, चाहे तिनीहरू जतिसुकै टाढा भए पनि।
आइन्स्टाइन जस्ता वैज्ञानिकहरू यस घटनाबाट छक्क परेका थिए, जसलाई उनले "दूरमा एक डरलाग्दो कार्य" भनेर डब गरे किनभने यसले प्रकाशको गति भन्दा छिटो कुनै पनि जानकारी पठाउन सकिँदैन भन्ने नियम तोड्यो। फोटोन र इलेक्ट्रोनहरू प्रयोग गरेर अतिरिक्त प्रयोगहरू, तथापि, प्रमाणित उलझन।
उलझन क्वान्टम कम्प्युटिङ को आधारशिला हो। भौतिकशास्त्रमा क्वान्टम उलझनले क्वान्टम कणहरू बीचको अत्यधिक बलियो लिङ्कलाई बुझाउँछ। यो जडान यति बलियो छ कि दुई वा बढी क्वान्टम कणहरू अत्याधिक दुरीहरूद्वारा छुट्याइँदा असम्भव रूपमा जडान हुन सक्छन्।
यसलाई थप बुझ्नको लागि, भौतिक विज्ञान वा कम्प्युटिङसँग सम्बन्धित नभएको सरल तुलनालाई विचार गर्नुहोस्। एक नभई दुईवटा सिक्का फ्याँकियो भने के हुने थियो विचार गर्नुहोस्। सामान्यतया, एउटा सिक्का टाउको वा पुच्छरमा अवतरण गर्दा दोस्रो सिक्का टसको नतिजामा थोरै असर पर्छ।
यद्यपि, उलझावको अवस्थामा, दुबै भागहरू जोडिएका वा अलमलिएका छन्, चाहे तिनीहरू भौतिक रूपमा अलग छन्। यस अवस्थामा, यदि एक सिक्का टाउकोमा अवतरण गर्दछ,, दोस्रो सिक्काले पनि टाउकोहरू प्रदर्शन गर्नेछ, र यसको विपरीत।
क्वान्टम उलझन बुझ्दै (उदाहरणका साथ)
क्वान्टम उलझन वास्तवमा एक अवस्था हो जसमा दुई प्रणालीहरू (सामान्यतया इलेक्ट्रोन वा फोटोनहरू) यति नजिक जोडिएका हुन्छन् कि एउटा प्रणालीको "स्टेट" (इलेक्ट्रोनको स्पिनको दिशा, "अप" भन्नुहोस्) बारे जानकारी प्राप्त गर्दा अर्को प्रणालीको बारेमा तत्काल ज्ञान प्राप्त हुन्छ। "स्टेट" (दोस्रो इलेक्ट्रोनको स्पिनको दिशा, "डाउन" भन्नुहोस्) यी प्रणालीहरू जतिसुकै टाढा भए पनि।
"तत्काल" र "उनीहरू जति टाढा भए पनि" वाक्यांशहरू महत्त्वपूर्ण छन्। यो घटनाले आइन्स्टाइन जस्ता वैज्ञानिकहरूलाई अलमल्लमा पारेको छ, किनकि यो मापन नभएसम्म राज्य परिभाषित हुँदैन, र सूचना प्रसारणले प्रकाशको गतिभन्दा छिटो सूचना प्रवाह गर्न सकिँदैन भन्ने शास्त्रीय भौतिकशास्त्रको नियमलाई अस्वीकार गर्छ।
यद्यपि, सन् १९८० को दशकमा सुरु भएको अनुसन्धान र परीक्षणका कारण सन् १९८० को दशकदेखि फोटान र इलेक्ट्रोन दुवैको प्रयोग गर्ने कुरा प्रमाणित भएको छ।
दुई उपपरमाणविक कणहरू (इलेक्ट्रोनहरू) उत्पादन गर्न सकिन्छ ताकि तिनीहरू एकल तरंग प्रकार्यद्वारा वर्णन गर्न सकिन्छ। एउटै विधिमा शून्य स्पिन भएको मूल कणलाई बराबर तर विपरीत स्पिन भएका दुईवटा उलझाएका छोरी कणहरूमा क्षय गर्न अनुमति दिएर उलझन हासिल गर्न सकिन्छ।
यदि दुई छोरी कणहरूले कुनै पनि कुरासँग अन्तर्क्रिया गर्दैनन् भने, तिनीहरूको तरंग कार्यहरू बराबर र विरोधाभासी रहनेछन्, चाहे तिनीहरू जतिसुकै टाढा भए पनि। वैज्ञानिकहरूले परीक्षण मार्फत निर्धारण गरे कि अलमलको समयले जानकारीमा कुनै प्रभाव पार्दैन।
यसको सट्टा, एक कणको जानकारी मापन गर्दा मात्र प्रकाशको गति भन्दा छिटो दरमा जानकारी अर्को कणमा पठाइन्छ।
फलस्वरूप, जानकारी यस गतिमा प्रवाह हुन्छ। तर हामीसँग यसमा कुनै नियन्त्रण छैन - यो नियन्त्रणको कमीले क्वान्टम एन्टेन्गलमेन्टको प्रयोगलाई प्रतिबन्धित गर्दछ, जस्तै सन्देश वा अन्य जानकारी पठाउने प्रकाशको गति भन्दा छिटो।
क्वान्टम कम्प्युटिङमा उलझनले के भूमिका खेल्छ?
एक उलझिएको क्यूबिटको अवस्थालाई तत्काल परिवर्तन गर्दा क्वान्टम कम्प्युटरहरूमा जोडी क्विटको अवस्था परिवर्तन हुन्छ। नतिजाको रूपमा, उलझनले क्वान्टम कम्प्युटरहरूको प्रशोधन गतिलाई गति दिन्छ।
किनभने एक क्विट प्रशोधन गर्दा धेरै क्यूबिटहरूको बारेमा जानकारी प्रकट हुन्छ, क्विटहरूको संख्या दोब्बरले प्रक्रियाहरूको संख्या बढाउँदैन (अर्थात, अल्झिएको क्विटहरू)।
क्वान्टम एल्गोरिथ्मको लागि क्वान्टम एल्गोरिथ्मलाई शास्त्रीय गणनामा घातीय गति प्रदान गर्नका लागि अध्ययनहरूका अनुसार क्वान्टम उलझन आवश्यक हुन्छ।
क्वान्टम कम्प्युटिङमा उलझन अनुप्रयोगहरू
धेरै अनुप्रयोगहरूले यो एक-प्रकारको शारीरिक विशेषताबाट लाभ उठाउन सक्छ, जसले हाम्रो वर्तमान र भविष्यलाई परिवर्तन गर्नेछ। क्वान्टम ईन्क्रिप्शन, सुपरडेन्स कोडिङ, सायद प्रकाश भन्दा छिटो प्रसारण, र टेलिपोर्टेशन पनि सबै उलझन द्वारा सक्षम हुन सक्छ।
क्वान्टम कम्प्युटरहरूसँग वित्त र बैंकिङ सहित विभिन्न उद्योगहरूमा समय र प्रशोधन शक्ति-गहन चुनौतीहरूको सामना गर्ने क्षमता छ।
क्वान्टम उलझन एक घटना हो जसले त्यस्ता कम्प्यूटरहरूलाई तिनीहरूको क्यूबिटहरू बीचको डाटा प्रवाह ह्यान्डल गर्न आवश्यक समय र प्रशोधन शक्ति घटाएर मद्दत गर्न सक्छ।
1. क्वान्टम क्रिप्टोग्राफी
शास्त्रीय क्रिप्टोग्राफीमा, प्रेषकले सन्देशलाई एउटा कुञ्जीद्वारा सङ्केत गर्दछ, जबकि प्राप्तकर्ताले साझा कुञ्जीद्वारा यसलाई डिकोड गर्दछ। यद्यपि, त्यहाँ खतरा छ कि तेस्रो पक्षले कुञ्जीहरूको बारेमा ज्ञान प्राप्त गर्नेछ र क्रिप्टोग्राफीलाई रोक्न र कमजोर गर्न सक्षम हुनेछ।
दुई पक्षहरू बीच सुरक्षित च्यानल सिर्जना गर्नु अटूट क्रिप्टोग्राफीको आधारशिला हो। अलमलले यो निम्त्याउन सक्छ। जसरी दुई प्रणालीहरू अलमलिएका छन्, तिनीहरू एकअर्कासँग सहसम्बन्धित छन् (जब एउटा परिवर्तन हुन्छ, अर्कोले गर्छ), र कुनै तेस्रो पक्षले यो सहसंबंध साझा गर्दैन।
क्वान्टम क्रिप्टोग्राफीले नो-क्लोनिङबाट पनि फाइदा लिन्छ, जसको मतलब यो अज्ञात क्वान्टम अवस्थाको समान प्रतिकृति उत्पन्न गर्न असम्भव छ। नतिजाको रूपमा, क्वान्टम अवस्थामा एन्कोड गरिएको डाटा प्रतिकृति गर्न असम्भव छ।
अभेद्य क्वान्टम कुञ्जी वितरणको साथ, क्वान्टम क्रिप्टोग्राफी पहिले नै महसुस गरिएको छ (QKD)। QKD ले कुञ्जीको बारेमा जानकारी सञ्चार गर्न अनियमित रूपमा ध्रुवीकृत फोटानहरू प्रयोग गर्दछ। प्राप्तकर्ताले ध्रुवीकरण फिल्टरहरू र सन्देश इन्क्रिप्ट गर्न प्रयोग गरिने प्रविधि प्रयोग गरेर कुञ्जीलाई बुझाउँछ।
गोप्य डाटा अझै पनि मानक सञ्चार लाइनहरू मार्फत स्थानान्तरण गरिन्छ, तर केवल सटीक क्वान्टम कुञ्जीले सन्देशलाई डिकोड गर्न सक्छ। किनभने ध्रुवीकृत फोटनहरूले "पढ्दै" तिनीहरूको अवस्था परिवर्तन गर्दछ, कुनै पनि इभड्रपिङले संचारकर्ताहरूलाई घुसपैठको चेतावनी दिन्छ।
QKD टेक्नोलोजी हाल फाइबर अप्टिक केबल द्वारा सीमित छ, जसले प्राप्त गर्न धेरै बेहोस हुनु अघि लगभग 100km को लागि एक फोटोन डेलिभर गर्न सक्छ। 2004 मा, पहिलो अलमलिएको QKD बैंक स्थानान्तरण अस्ट्रियामा भयो।
भौतिक सिद्धान्तहरूमा आधारित सुरक्षित रूपमा अटूट र छेडछाड-प्रूफ सञ्चारहरूको प्रसारणलाई वित्त, बैंकिङ, सैन्य, चिकित्सा, र अन्य क्षेत्रहरूमा स्पष्ट अनुप्रयोगहरू छन् भनी सुनिश्चित गर्दै। धेरै व्यवसायहरूले अब entangled QKD प्रयोग गर्दै छन्।
2. क्वान्टम टेलिपोर्टेशन
क्वान्टम टेलिपोर्टेशन पनि दुई पक्षहरू बीच क्वान्टम जानकारी प्रसारण गर्ने विधि हो, जस्तै फोटोन, परमाणु, इलेक्ट्रोन, र सुपरकन्डक्टिङ सर्किट। अनुसन्धानका अनुसार, टेलिपोर्टेशनले QC लाई समानान्तर रूपमा चल्न अनुमति दिन्छ जबकि कम बिजुली प्रयोग गर्दा बिजुलीको उपयोग १०० देखि १००० गुणा कम हुन्छ।
क्वान्टम टेलिपोर्टेशन र क्वान्टम क्रिप्टोग्राफी बीचको भिन्नता निम्नानुसार छ:
- क्वान्टम टेलिपोर्टेशनको आदानप्रदान क्लासिक च्यानलमा, "क्वान्टम" जानकारी पठाइन्छ।
- क्वान्टम क्रिप्टोग्राफीको आदानप्रदान क्वान्टम च्यानलमा, "शास्त्रीय" जानकारी पठाइन्छ।
क्वान्टम कम्प्यूटरहरूको पावर आवश्यकताहरूले गर्मी उत्पन्न गर्दछ, जुन चुनौती हो कि तिनीहरूले यति कम तापक्रममा काम गर्नुपर्छ। टेलीपोर्टेशनसँग डिजाइन समाधानहरूको नेतृत्व गर्ने क्षमता छ जसले क्वान्टम कम्प्युटिङको विकासलाई गति दिनेछ।
3. जैविक प्रणाली
मानव शरीर, सबै प्राणीहरू जस्तै, लाखौं रासायनिक र जैविक प्रक्रियाहरूको अन्तरक्रियाको कारण निरन्तर परिवर्तन भइरहेको छ। भर्खरै सम्म, तिनीहरू "A" ले "B" तर्फ अग्रसर भएर रैखिक भएको मानिन्थ्यो। यद्यपि, क्वान्टम जीवविज्ञान र बायोफिजिक्सले QE ले भूमिका खेल्दै जैविक प्रणाली भित्र ठूलो मात्रामा संगतता पत्ता लगाएको छ।
विभिन्न उपइकाइहरूको तरिका प्रोटीन संरचना सँगै प्याक गरिएको छ दिगो क्वान्टम उलझन र सुसंगतता को लागी अनुमति दिन को लागी विकसित गरिएको छ। क्वान्टम जीवविज्ञान अझै पनि विभिन्न अनुत्तरित चिन्ताहरूको साथ एक सैद्धान्तिक विषय हो; जब तिनीहरूलाई सम्बोधन गरिन्छ, औषधिमा अनुप्रयोगहरू बढ्दो रूपमा देखिनेछन्।
क्वान्टम कम्प्युटिङ, सिद्धान्तमा, क्लासिकल कम्प्युटरहरू भन्दा प्रकृति (परमाणु बन्धन अनुकरण गरेर) र क्वान्टम जैविक प्रणालीहरू राम्रोसँग मिल्दोजुल्दो हुन सक्छ।
4. सुपरडेन्स कोडिङ
सुपरडेन्स कोडिङ भनेको एउटै उलझिएको क्विट प्रयोग गरी दुईवटा परम्परागत बिट्सको सूचना प्रसारण गर्ने विधि हो। कोड जुन अति घना छ:
- प्रयोगकर्तालाई पूर्व-डेलिभर गरिएका क्विटहरू रन आउट नभएसम्म प्रयोगकर्तालाई दोब्बर गतिमा सञ्चार गर्न अनुमति दिँदै, क्लासिकल सन्देशलाई समय अगावै पुन: निर्माण गर्न आवश्यक पर्ने आधा पठाउन अनुमति दिन्छ।
- एक दिशामा दुई-तर्फी क्वान्टम च्यानलको क्षमता दोब्बर हुन्छ।
- कम विलम्बता च्यानलमा आउने डाटालाई समर्थन गर्न उच्च-लेटेन्सी च्यानलमा आधा डाटा प्रसारण गरेर उच्च-लेटेन्सी ब्यान्डविथलाई कम-लेटेन्सी ब्यान्डविथमा रूपान्तरण गर्नुहोस्।
संचारको प्रत्येक पुस्ताले थप डाटा स्थानान्तरणको लागि आह्वान गरेको छ। जानकारी मा एक तुलनात्मक लाभ superdense कोडिङ संग सम्भव हुनेछ।
निष्कर्ष
क्वान्टम उलझनले हामीलाई डेटासँग पहिले अकल्पनीय तरिकामा काम गर्न अनुमति दिन्छ। क्वान्टम कम्प्युटिङलाई उलझनसँग एकीकृत गरेर, हामी समस्याहरूको जवाफ दिन सक्षम हुनेछौं जसले ठूलो मात्रामा डाटाको माग गर्दछ अझ प्रभावकारी र सुरक्षित तरिकामा।
जैविक र खगोलीय अनुप्रयोगहरू थपेर, QE लाई मानवहरूले लामो समयदेखि सोचेका समस्याहरूको जवाफ दिन प्रयोग गर्न सकिन्छ: हामी कहाँबाट आएका हौं र यो सबै कसरी सुरु भयो?
जति धेरै टेक्नोलोजीको विकास हुन्छ, त्यति नै धेरै अनुप्रयोगहरू हामीले यसको लागि फेला पार्नेछौं- यसमा ठूलो प्रतिज्ञा छ!
जवाफ छाड्नुस्