ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ ڪوانٽم ميڪيڪل اصولن کي استعمال ڪندي ڊيٽا کي پروسيس ڪري ٿو. نتيجي طور، ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ کي ڪلاسيڪل ڪمپيوٽنگ کان مختلف انداز جي ضرورت آهي. ڪوانٽم ڪمپيوٽرن ۾ استعمال ٿيندڙ پروسيسر هن فرق جو هڪ مثال آهي.
جڏهن ته روايتي ڪمپيوٽرن کي سلکان تي ٻڌل پروسيسرز استعمال ڪن ٿا، ڪوانٽم ڪمپيوٽرن کي استعمال ڪن ٿا ڪوانٽم سسٽم جهڙوڪ ايٽم، آئنز، فوٽونز، يا اليڪٽران. اهي بٽ جي نمائندگي ڪرڻ لاءِ ڪوانٽم خاصيتون استعمال ڪن ٿيون جيڪي 1 ۽ 0 جي مختلف ڪوانٽم سپرپوزيشنز ۾ ٺاهي سگهجن ٿيون.
تنهن ڪري، هن سلسلي ۾ لفظ "ڪانٽم" جو مطلب ڇا آهي؟ ڇا اهو هڪ اهم ٽپو آهي؟
لفظ quantum لاطيني لفظ quantum مان نڪتل آهي، جنهن جو مطلب آهي "مقدار". اها فزڪس ۾ 'توانائي جي مختلف مقدار آهي، جيڪا تابڪاري جي تعدد جي شدت ۾ متناسب آهي' جيڪا اها نمائندگي ڪري ٿي. Discrete ڪنهن شيءِ ڏانهن اشارو ڪري ٿو جيڪو نه مسلسل آهي ۽ نه الڳ. Quantum هن معنى ۾ منفرد يا اهم مقدار ڏانهن اشارو ڪري ٿو.
quantum computing ڇا آهي؟
مقدار جي حساب سان حسابن لاءِ الگورتھم ٺاھڻ لاءِ الجبري طريقا استعمال ڪري رھيا آھن، جيڪي اڪثر ڪري ساڳيا آھن يا انھن جھڙا آھن جيڪي ڪوانٽم فزڪس ۾ استعمال ٿيندا آھن. Quantum mechanics، بدلي ۾، هڪ بنيادي فزڪس جي نظريي ڏانهن اشارو ڪري ٿو جيڪو ائٽم ۽ ذيلي ذرڙن جي ماپ ۾ فطرت جي جسماني خاصيتن جي وضاحت ۾ ٻڏي ٿو.
A ڪوانٽم ڪمپيوٽر اهڙيءَ طرح هڪ فرضي ڪمپيوٽر آهي جيڪو اهڙن الگورتھم کي لاڳو ڪرڻ جي قابل آهي. نتيجي طور، ڪوانٽم ڪمپيوٽر بنيادي طور تي ڪوانٽم بِٽس تي ٻڌل هوندا آهن، جن کي ڪوئبٽس به چيو ويندو آهي، جيڪي هڪ اليڪٽران مان ٺاهيا ويندا آهن.
ڪوانٽم مواد ڪوانٽم ميڪنڪس جي قاعدن مطابق ڪم ڪري ٿو، تصورن کي استعمال ڪرڻ جهڙوڪ امڪاني حساب، سپر پوزيشن، ۽ جواز. اهي خيال ڪوانٽم الگورتھم جي بنياد جي طور تي ڪم ڪن ٿا، جيڪي پيچيده مسئلن کي حل ڪرڻ لاءِ ڪوانٽم ڪمپيوٽرن جي صلاحيتن کي استعمال ڪن ٿا.
هن آرٽيڪل ۾، مان توهان سڀني کي بحث ڪندس جيڪي توهان کي ڄاڻڻ جي ضرورت آهي quantum entanglement بابت.
quantum entanglement ڇا آهي؟
Quantum entanglement تڏهن ٿيندي آهي جڏهن ٻه سسٽم ايترو ته ويجهڙائيءَ ۾ جڙيل هوندا آهن ته هڪ جي باري ۾ ڄاڻڻ توهان کي ٻئي جي باري ۾ فوري طور تي ڄاڻ ڏيندو آهي، چاهي اهي ڪيترو به پري هجن.
سائنسدان جيئن ته آئن اسٽائن ان واقعي کان حيران ٿي ويا، جنهن کي هن ”هڪ مفاصلي تي هڪ خوفناڪ عمل“ جو نالو ڏنو، ڇاڪاڻ ته اهو هن قاعدي کي ٽوڙي ٿو ته ڪابه معلومات روشني جي رفتار کان وڌيڪ تيز نه موڪلي سگهي ٿي. اضافي تجربا photons ۽ electrons استعمال ڪندي، جڏهن ته، تصديق ٿيل entanglement.
Entanglement ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ جو بنياد آهي. فزڪس ۾ Quantum entanglement ڪوانٽم ذرڙن جي وچ ۾ هڪ انتهائي مضبوط ڳنڍ ڏانهن اشارو ڪري ٿو. اهو ڪنيڪشن ايترو مضبوط آهي جو ٻه يا وڌيڪ ڪوانٽم ذرڙا اڻ سڌيءَ طرح ڳنڍجي سگهن ٿا جڏهن ته وڏي فاصلن کان ڌار ٿيڻ دوران.
ھن کي وڌيڪ سمجھڻ لاءِ، ھڪڙي سادي مقابلي تي غور ڪريو جيڪو فزڪس يا ڪمپيوٽنگ سان لاڳاپيل ناھي. غور ڪريو ته ڇا ٿيندو جيڪڏهن هڪ نه، پر ٻه سڪا اڇلايا ويا. عام طور تي، ڇا هڪ سڪو سرن يا پڇن تي لينڊ ڪري ٿو، ٻئي سڪن جي ٽاس جي نتيجي تي ٿورو اثر پوي ٿو.
جڏهن ته، ڦاسائڻ جي صورت ۾، ٻئي حصا ڳنڍيل آهن يا جڙيل آهن، قطع نظر ته اهي جسماني طور تي الڳ آهن. ان صورت ۾، جيڪڏهن هڪ سڪو سرن تي اچي ٿو، ته ٻيو سڪو به ساڳيءَ طرح مٿو ڏيکاريندو، ۽ ان جي برعڪس.
سمجھڻ quantum entanglement (مثال سان)
Quantum entanglement حقيقت ۾ هڪ اهڙي صورتحال آهي جنهن ۾ ٻه سسٽم (عام طور تي اليڪٽران يا فوٽوون) ايترو ته ويجهڙائيءَ ۾ جڙيل هوندا آهن جو هڪ نظام جي ”رياست“ (اليڪٽران جي اسپن جي سمت، چئو ”اپ“) بابت معلومات حاصل ڪرڻ سان ٻئي نظام جي باري ۾ فوري معلومات حاصل ٿيندي. "رياست" (ٻئي اليڪٽران جي اسپن جي هدايت، چئو "هيٺ") ان جي باوجود ته اهي سسٽم موجود آهن ڪيترو پري.
جملا ”فوري“ ۽ ”قطع نظر ته اهي ڪيترو پري آهن“ اهم آهن. اهو واقعو آئن اسٽائن وانگر سائنسدانن کي حيران ڪري ڇڏيو آهي، ڇاڪاڻ ته رياست جي وضاحت نه ڪئي وئي آهي جيستائين اها ماپ نه ڪئي وڃي، ۽ معلومات جي منتقلي ڪلاسيڪل فزڪس جي اصول کي رد ڪري ٿي ته معلومات روشني جي رفتار کان وڌيڪ تيز نه ٿي سگهي.
بهرحال، 1980 جي ڏهاڪي کان وٺي ڦوٽان ۽ اليڪٽران ٻنهي کي استعمال ڪرڻ ثابت ڪيو ويو آهي، تحقيق ۽ جانچ جي مهرباني جيڪا 1980 جي ڏهاڪي ۾ شروع ٿي.
ٻه ذيلي ائٽمي ذرڙا (اليڪٽران) پيدا ڪري سگھجن ٿا ته جيئن انهن کي هڪ واحد موج فعل ذريعي بيان ڪري سگهجي. ھڪڙي طريقي سان حاصل ڪري سگھجي ٿو ھڪڙي پيرن ذرڙي کي زيرو اسپن سان ٻن entangled ڌيئر ذرڙن ۾ ختم ٿيڻ جي اجازت ڏئي برابر پر مخالف اسپن سان.
جيڪڏهن ٻه ڌيئر ذرڙا ڪنهن به شيءِ سان لاڳاپا نٿا رکن، ته انهن جي لهرن جا افعال برابر رهندا ۽ مخالف هوندا، ان کان سواءِ انهن جي ماپ ڪيتري به فاصلي تي هجي. سائنسدانن جاچ ذريعي اهو طئي ڪيو ته انفرميشن جي وقت جو معلومات تي ڪو به اثر نه پيو.
ان جي بدران، معلومات صرف روشني جي رفتار کان وڌيڪ تيز رفتار تي ٻئي ذرن ڏانهن موڪلي ويندي آهي جڏهن هڪ ذري جي معلومات ماپي ويندي آهي.
نتيجي طور، معلومات هن رفتار تي وهندو آهي. پر اسان وٽ ان تي ڪو به ڪنٽرول نه آهي - هي ڪنٽرول جي کوٽ Quantum Entanglement جي استعمال کي محدود ڪري ٿي، جهڙوڪ پيغام موڪلڻ يا روشني جي رفتار کان وڌيڪ تيز.
ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ ۾ ڪهڙي ڪردار ادا ڪندو آهي؟
ڪوانٽم ڪمپيوٽرن ۾ جڙيل ڪوبٽ جي حالت کي فوري طور تي تبديل ڪرڻ سان. نتيجي طور، انتشار کي تيز ڪري ٿو ڪوانٽم ڪمپيوٽرن جي پروسيسنگ جي رفتار.
ڇاڪاڻ ته پروسيسنگ هڪ ڪوبٽ ڪيترن ئي qubits بابت معلومات ظاهر ڪري ٿو، qubits جي تعداد کي ٻيڻو ڪرڻ ضروري ناهي ته پروسيس جو تعداد وڌايو وڃي (يعني، entangled qubits).
Quantum entanglement، مطالعي جي مطابق، ڪلاسيڪل حسابن جي ڀيٽ ۾ تيز رفتار وڌائڻ لاءِ ڪوانٽم الگورٿم جي ضرورت آهي.
ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ ۾ ملندڙ ايپليڪيشنون
ڪيتريون ئي ايپليڪيشنون هن هڪ قسم جي جسماني خصوصيت مان فائدو حاصل ڪري سگهن ٿيون، جيڪي اسان جي حال ۽ مستقبل کي تبديل ڪندا. ڪوانٽم انڪرپشن، سپر ڊينس ڪوڊنگ، ٿي سگهي ٿو تيز کان وڌيڪ روشنيءَ واري ٽرانسميشن، ۽ ايستائين جو ٽيليپورٽشن به سڀ اننگلمينٽ ذريعي فعال ٿي سگهن ٿا.
ڪوانٽم ڪمپيوٽرن وٽ مختلف صنعتن ۾ وقت ۽ پروسيسنگ پاور-گھڻي چئلينجن کي منهن ڏيڻ جي صلاحيت آهي، بشمول فنانس ۽ بينڪنگ.
Quantum entanglement هڪ اهڙو رجحان آهي جيڪو شايد اهڙن ڪمپيوٽرن جي مدد ڪري سگهي ٿو وقت جي مقدار کي گهٽائڻ ۽ پروسيسنگ پاور کي انهن جي ڪوبٽس جي وچ ۾ ڊيٽا جي وهڪري کي سنڀالڻ لاءِ.
1. Quantum Cryptography
ڪلاسيڪل ڪرپٽوگرافي ۾، موڪليندڙ پيغام کي هڪ ڪنجي سان انڪوڊ ڪري ٿو، جڏهن ته وصول ڪندڙ ان کي شيئر ڪيل ڪيئي سان ڊيڪوڊ ڪري ٿو. تنهن هوندي به، اتي هڪ خطرو آهي ته هڪ ٽين ڌر چاٻين جي باري ۾ ڄاڻ حاصل ڪري ۽ cryptography کي مداخلت ڪرڻ ۽ ان کي گهٽائڻ جي قابل ٿي ويندي.
ٻن پارٽين جي وچ ۾ هڪ محفوظ چينل ٺاهڻ ناقابل اعتبار cryptography لاء بنياد آهي. لڙائي هن سبب ڪري سگهي ٿي. جيئن ته ٻه نظام جڙيل آهن، اهي هڪ ٻئي سان لاڳاپا آهن (جڏهن هڪ تبديل ٿئي ٿو، پوء ٻيو به ڪندو آهي)، ۽ ڪو به ٽيون پارٽي هن تعلق کي حصيداري نه ڪندو.
ڪوانٽم ڪرپٽوگرافي به نو-ڪلوننگ مان فائدو وٺندي آهي، جنهن جو مطلب اهو آهي ته اڻڄاتل ڪوانٽم رياست جي هڪجهڙائي واري نقل پيدا ڪرڻ ناممڪن آهي. نتيجي طور، انڪوڊ ٿيل ڊيٽا کي ڪوانٽم اسٽيٽ ۾ نقل ڪرڻ ناممڪن آهي.
هڪ ناقابل برداشت مقدار جي ڪيئي تقسيم سان، ڪوانٽم ڪرپٽوگرافي اڳ ۾ ئي محسوس ڪيو ويو آهي (QKD). QKD استعمال ڪري ٿو بي ترتيب طور تي پولرائزڊ فوٽونز ڪنجي بابت معلومات کي گفتگو ڪرڻ لاءِ. وصول ڪندڙ پولرائزنگ فلٽر استعمال ڪندي ڪنجي کي سمجھي ٿو ۽ پيغام کي انڪرپٽ ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندڙ ٽيڪنڪ.
ڳجهي ڊيٽا اڃا تائين معياري ڪميونيڪيشن لائينز ذريعي منتقل ڪئي ويندي آهي، پر صرف صحيح مقدار جي ڪيئي پيغام کي ڊيڪوڊ ڪري سگهي ٿي. ڇاڪاڻ ته ”پڙهڻ“ پولرائزڊ فوٽان پنهنجون حالتون بدلائي ڇڏيندا آهن، ڪنهن به ڳجهارت سان رابطي ڪندڙن کي مداخلت کان خبردار ڪري ٿو.
QKD ٽيڪنالاجي في الحال فائبر آپٽڪ ڪيبل جي طرفان محدود آهي، جيڪا حاصل ڪرڻ لاء تمام بيوقوف ٿيڻ کان اڳ تقريبا 100 ڪلوميٽر تائين فوٽوون پهچائي سگهي ٿي. 2004 ۾، آسٽريا ۾ پهريون ڀيرو QKD بينڪ جي منتقلي ٿي وئي.
يقيني بڻائڻ ته ناقابل برداشت ۽ ڇڪتاڻ واري ڪميونيڪيشن جي ٽرانسميشن جيڪي ثابتي طور تي محفوظ آهن جسماني اصولن جي بنياد تي فنانس، بئنڪنگ، فوجي، طبي، ۽ ٻين شعبن ۾ واضح ايپليڪيشنون آهن. ڪيترائي ڪاروبار ھاڻي entangled QKD استعمال ڪري رھيا آھن.
2. Quantum Teleportation
Quantum teleportation پڻ ٻن ڌرين جي وچ ۾ مقدار جي معلومات کي منتقل ڪرڻ جو طريقو آهي، جهڙوڪ فوٽوز، ايٽم، اليڪٽران، ۽ سپر ڪنڊڪٽنگ سرڪٽ. تحقيق جي مطابق، ٽيلي پورٽيشن QCs کي متوازي طور تي هلائڻ جي اجازت ڏئي ٿي جڏهن ته گهٽ بجلي استعمال ڪندي بجلي جي استعمال کي 100 کان 1000 ڀيرا گھٽائي ٿي.
quantum teleportation ۽ quantum cryptography جي وچ ۾ فرق هن ريت آهي:
- ڪلاسيڪل چينل تي ڪوانٽم ٽيلي پورٽيشن جي مٽاسٽا، ”ڪانٽم“ معلومات موڪلي ويندي آهي.
- quantum cryptography جي مٽاسٽا هڪ quantum چينل مٿان، "ڪلاسيڪل" معلومات موڪلي وئي آهي.
ڪوانٽم ڪمپيوٽرن جي طاقت جي ضرورت گرمي پيدا ڪري ٿي، جيڪا هڪ چئلينج آهي ته انهن کي گهٽ درجه حرارت تي هلائڻ گهرجي. ٽيلي پورٽيشن ۾ صلاحيت آهي ته ڊزائن حلن جي اڳواڻي ڪري جيڪا ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ جي ترقي کي تيز ڪندي.
3. حياتياتي نظام
انساني جسم، سڀني جاندارن وانگر، لکين ڪيميائي ۽ حياتياتي عملن جي رابطي جي ڪري مسلسل تبديل ٿي رهيو آهي. تازو تائين، انهن کي لڪير سمجهيو ويندو هو، "A" سان گڏ "B" ڏانهن. بهرحال، ڪوانٽم بائلاجي ۽ بائيو فزڪس بيوولوجيڪل سسٽم اندر هڪ وڏي مقدار ۾ هم آهنگي کي دريافت ڪيو آهي، جنهن ۾ QE ڪردار ادا ڪري رهيو آهي.
جي مختلف subunits جو طريقو پروٽين جي جوڙجڪ گڏ ٿيل آهن انهن کي ترقي يافته مقدار جي انتشار ۽ هم آهنگي جي اجازت ڏيڻ لاءِ. ڪوانٽم بائلاجي اڃا تائين هڪ نظرياتي موضوع آهي جنهن ۾ مختلف سوالن جا جواب ناهن. جڏهن انهن کي خطاب ڪيو ويندو، دوا ۾ ايپليڪيشنون تيزيء سان ظاهر ٿي وينديون.
ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ، نظريي ۾، ٿي سگھي ٿو بھترين فطرت سان مشابھت رکندڙ (ايٽمڪ بانڊنگ کي ٺاھڻ سان) ۽ ڪلاسيڪل ڪمپيوٽرن جي ڀيٽ ۾ ڪوانٽم حياتياتي نظام.
4. Superdense ڪوڊنگ
Superdense ڪوڊنگ هڪ واحد entangled qubit استعمال ڪندي معلومات جي ٻن روايتي بٽس کي منتقل ڪرڻ جو طريقو آهي. ڪوڊ جيڪو سپر ڊينس آهي ڪري سگھي ٿو:
- استعمال ڪندڙ کي اجازت ڏئي ٿو ته اڌ موڪلڻ لاءِ جيڪو گهربل آهي هڪ ڪلاسيڪل پيغام کي وقت کان اڳ ٻيهر ترتيب ڏيڻ لاءِ، صارف کي اجازت ڏئي ٿو ته ٻيڻي رفتار سان ڳالهه ٻولهه ڪري جيستائين اڳي ڊيليور ٿيل ڪوبٽس ختم نه ٿي وڃن.
- هڪ ٻه طرفي ڪوانٽم چينل جي گنجائش هڪ طرف ۾ ٻيڻو آهي.
- گھٽ-ليٽيسي چينل تي اچڻ واري ڊيٽا کي سپورٽ ڪرڻ لاءِ هاءِ-ليٽيسي چينل تي اڌ ڊيٽا کي منتقل ڪندي هاءِ-ليٽيسي بينڊوڊٿ کي گهٽ-ليٽيسي بينڊوڊٿ ۾ تبديل ڪريو.
رابطي جي هر نسل کي وڌيڪ ڊيٽا جي منتقلي لاء سڏيو آهي. معلومات ۾ هڪ موازنہ حاصل ڪرڻ ممڪن ٿيندو سپر ڊينس ڪوڊنگ سان.
ٿڪل
Quantum entanglement اسان کي ڊيٽا سان گڏ ڪم ڪرڻ جي اجازت ڏئي سگھي ٿي اڳ ۾ ناقابل تصور طريقن سان. ڪوانٽم ڪمپيوٽنگ کي ضم ڪرڻ سان گڏ، اسان انهن مسئلن جو جواب ڏيڻ جي قابل ٿي سگهنداسين جيڪي ڊيٽا جي وڏي مقدار کي وڌيڪ موثر ۽ محفوظ انداز ۾ طلب ڪن ٿا.
حياتياتي ۽ astronomical ايپليڪيشنن جي اضافي سان، QE انهن مسئلن جو جواب ڏيڻ لاء استعمال ٿي سگهي ٿو جن تي انسان گهڻو وقت سوچيو آهي: اسان ڪٿان آيا آهيون ۽ اهو سڀ ڪيئن شروع ڪيو؟
وڌيڪ ٽيڪنالاجي ترقي، وڌيڪ ايپليڪيشنون اسان ان لاء ڳوليندا سين- اهو زبردست واعدو آهي!
جواب ڇڏي وڃو