பொருளடக்கம்[மறை][காட்டு]
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் குவாண்டம் இயக்கவியல் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்தி தரவை செயலாக்குகிறது. இதன் விளைவாக, குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கு கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டிங்கை விட வேறுபட்ட அணுகுமுறை தேவைப்படுகிறது. குவாண்டம் கணினிகளில் பயன்படுத்தப்படும் செயலி இந்த வேறுபாட்டிற்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு.
பாரம்பரிய கணினிகள் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான செயலிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, குவாண்டம் கணினிகள் அணுக்கள், அயனிகள், ஃபோட்டான்கள் அல்லது எலக்ட்ரான்கள் போன்ற குவாண்டம் அமைப்புகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. 1 மற்றும் 0 இன் பல்வேறு குவாண்டம் சூப்பர்போசிஷன்களில் உருவாக்கப்படும் பிட்களைக் குறிக்க அவை குவாண்டம் அம்சங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.
எனவே, இந்த சூழலில் "குவாண்டம்" என்ற வார்த்தையின் அர்த்தம் என்ன? இது ஒரு குறிப்பிடத்தக்க பாய்ச்சலா?
குவாண்டம் என்ற சொல் குவாண்டம் என்ற லத்தீன் வார்த்தையிலிருந்து உருவானது, அதாவது "அளவு". இது இயற்பியலில் 'அது பிரதிநிதித்துவப்படுத்தும் கதிர்வீச்சின் அதிர்வெண்ணுக்கு விகிதாசாரத்தில் தனித்தனி ஆற்றல் அளவு' ஆகும். டிஸ்கிரீட் என்பது தொடர்ச்சியாகவோ அல்லது தனித்துவமாகவோ இல்லாத ஒன்றைக் குறிக்கிறது. குவாண்டம் என்பது இந்த அர்த்தத்தில் தனித்துவமான அல்லது குறிப்பிடத்தக்க அளவுகளைக் குறிக்கிறது.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் என்றால் என்ன?
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் கணக்கீடுகளுக்கான அல்காரிதம்களை உருவாக்க இயற்கணித முறைகளைப் பயன்படுத்துகிறது, அவை பெரும்பாலும் குவாண்டம் இயற்பியலில் பயன்படுத்தப்படும் அதே அல்லது ஒத்ததாக இருக்கும். குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ், இதையொட்டி, அணுக்கள் மற்றும் துணை அணுக்களின் அளவுகளில் இயற்கையின் இயற்பியல் குணங்களை விளக்குவதற்கு ஒரு அடிப்படை இயற்பியல் கோட்பாட்டைக் குறிக்கிறது.
A குவாண்டம் கணினி எனவே இது போன்ற வழிமுறைகளை செயல்படுத்தும் திறன் கொண்ட ஒரு கற்பனையான கணினி ஆகும். இதன் விளைவாக, குவாண்டம் கணினிகள் குவாண்டம் பிட்களை அடிப்படையாகக் கொண்டவை, அவை குவிட்ஸ் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன, அவை ஒற்றை எலக்ட்ரானிலிருந்து உருவாக்கப்படலாம்.
குவாண்டம் பொருள் குவாண்டம் இயக்கவியல் விதிகளின்படி செயல்படுகிறது, நிகழ்தகவு கணக்கீடு, சூப்பர்போசிஷன் போன்ற கருத்துகளைப் பயன்படுத்துகிறது. சிக்கல். சிக்கலான சிக்கல்களைச் சமாளிக்க குவாண்டம் கணினிகளின் திறன்களைப் பயன்படுத்தும் குவாண்டம் அல்காரிதம்களுக்கான அடித்தளமாக இந்த யோசனைகள் செயல்படுகின்றன.
இந்த கட்டுரையில், குவாண்டம் சிக்கலைப் பற்றி நீங்கள் தெரிந்து கொள்ள வேண்டிய அனைத்தையும் நான் விவாதிப்பேன்.
குவாண்டம் என்டாங்கிள்மென்ட் என்றால் என்ன?
இரண்டு அமைப்புகள் மிக நெருக்கமாக இணைக்கப்படும்போது குவாண்டம் சிக்கல் ஏற்படுகிறது, ஒன்றைப் பற்றி தெரிந்துகொள்வது, அவை எவ்வளவு தொலைவில் இருந்தாலும், மற்றொன்றைப் பற்றிய உடனடி அறிவை உங்களுக்குத் தரும்.
ஐன்ஸ்டீன் போன்ற விஞ்ஞானிகள் இந்த நிகழ்வால் குழப்பமடைந்தனர், அவர் "தூரத்தில் ஒரு பயமுறுத்தும் செயல்" என்று அழைத்தார், ஏனெனில் இது ஒளியின் வேகத்தை விட வேகமாக எந்த தகவலையும் அனுப்ப முடியாது என்ற விதியை மீறியது. இருப்பினும், ஃபோட்டான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களைப் பயன்படுத்தி கூடுதல் சோதனைகள் சிக்கலைச் சரிபார்க்கின்றன.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் மூலக்கல்லாக சிக்கலே உள்ளது. இயற்பியலில் குவாண்டம் சிக்கல் என்பது குவாண்டம் துகள்களுக்கு இடையே உள்ள மிகவும் வலுவான இணைப்பைக் குறிக்கிறது. இந்த இணைப்பு மிகவும் வலுவானது, இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட குவாண்டம் துகள்கள் மகத்தான தூரங்களால் பிரிக்கப்படும் போது தவிர்க்கமுடியாமல் இணைக்கப்படும்.
இதை மேலும் புரிந்து கொள்ள, இயற்பியல் அல்லது கணினியுடன் தொடர்பில்லாத ஒரு எளிய ஒப்பீட்டைக் கவனியுங்கள். ஒன்றல்ல, இரண்டு காசுகள் தூக்கி எறியப்பட்டால் என்ன நடக்கும் என்பதைக் கவனியுங்கள். பொதுவாக, ஒரு நாணயம் தலையிலோ அல்லது வாலிலோ விழுந்தாலும், இரண்டாவது நாணயம் வீசியதன் விளைவைப் பாதிக்காது.
எவ்வாறாயினும், சிக்கலின் விஷயத்தில், இரு பகுதிகளும் உடல் ரீதியாக தனித்தனியாக இருந்தாலும், அவை இணைக்கப்பட்டுள்ளன அல்லது சிக்கியுள்ளன. இந்த வழக்கில், ஒரு நாணயம் தலையில் விழுந்தால், இரண்டாவது நாணயம் தலைகளைக் காண்பிக்கும், மேலும் நேர்மாறாகவும் இருக்கும்.
குவாண்டம் சிக்கலைப் புரிந்துகொள்வது (உதாரணத்துடன்)
குவாண்டம் என்டாங்கிள்மென்ட் என்பது உண்மையில் இரண்டு அமைப்புகள் (பொதுவாக எலக்ட்ரான்கள் அல்லது ஃபோட்டான்கள்) மிகவும் நெருக்கமாக இணைக்கப்பட்ட ஒரு சூழ்நிலையாகும், ஒரு அமைப்பின் "நிலை" (எலக்ட்ரானின் சுழலின் திசை, "அப்" என்று சொல்லுங்கள்) பற்றிய தகவல்களைப் பெறுவது மற்ற கணினியைப் பற்றிய உடனடி அறிவைக் கொடுக்கும். "நிலை" (இரண்டாவது எலக்ட்ரானின் சுழலின் திசை, "கீழ்" என்று கூறுங்கள்) இந்த அமைப்புகள் எவ்வளவு தொலைவில் உள்ளன என்பதைப் பொருட்படுத்தாமல்.
"உடனடி" மற்றும் "எவ்வளவு தொலைவில் இருந்தாலும்" என்ற சொற்றொடர்கள் குறிப்பிடத்தக்கவை. இந்த நிகழ்வு ஐன்ஸ்டீன் போன்ற விஞ்ஞானிகளை குழப்பத்தில் ஆழ்த்தியுள்ளது, ஏனெனில் அது அளவிடப்படும் வரை நிலை வரையறுக்கப்படவில்லை, மேலும் தகவல் பரிமாற்றமானது ஒளியின் வேகத்தை விட வேகமாக தகவல்களை கொண்டு செல்ல முடியாது என்ற பாரம்பரிய இயற்பியல் விதியை மீறுகிறது.
எவ்வாறாயினும், 1980களில் இருந்து ஃபோட்டான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள் இரண்டையும் பயன்படுத்துவதில் சிக்கல் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, 1980 களில் தொடங்கிய ஆராய்ச்சி மற்றும் சோதனைக்கு நன்றி.
இரண்டு துணை அணு துகள்கள் (எலக்ட்ரான்கள்) உற்பத்தி செய்யப்படலாம், இதனால் அவை ஒரு அலை செயல்பாட்டின் மூலம் விவரிக்கப்படலாம். பூஜ்ஜிய சுழல்களைக் கொண்ட ஒரு பெற்றோர் துகள் சமமான ஆனால் எதிர் சுழல்களுடன் இரண்டு சிக்கிய மகள் துகள்களாக சிதைவதை அனுமதிப்பதன் மூலம் ஒரு முறையில் சிக்கலை அடையலாம்.
இரண்டு மகள் துகள்கள் எதனுடனும் தொடர்பு கொள்ளவில்லை என்றால், அவற்றின் அலை செயல்பாடுகள் சமமாக இருக்கும், அவை எவ்வளவு தூரம் அளந்தாலும் எதிர்க்கும். சிக்கலின் நேரம் தகவலில் எந்த தாக்கத்தையும் ஏற்படுத்தாது என்பதை விஞ்ஞானிகள் சோதனை மூலம் தீர்மானித்தனர்.
மாறாக, ஒரு துகளின் தகவலை அளவிடும் போது மட்டுமே ஒளியின் வேகத்தை விட வேகமாக மற்ற துகளுக்கு தகவல் அனுப்பப்படுகிறது.
இதன் விளைவாக, தகவல் இந்த வேகத்தில் பாய்கிறது. ஆனால் அதன் மீது எங்களிடம் எந்தக் கட்டுப்பாடும் இல்லை - இந்த கட்டுப்பாட்டின்மை குவாண்டம் என்டாங்கிள்மென்ட்டின் பயன்பாடுகளை கட்டுப்படுத்துகிறது, அதாவது ஒளியின் வேகத்தை விட வேகமாக செய்தி அல்லது பிற தகவல்களை அனுப்புவது.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கில் சிக்கலின் பங்கு என்ன?
சிக்கிய குவிட்டின் நிலையை மாற்றுவது குவாண்டம் கணினிகளில் இணைக்கப்பட்ட குவிட்டின் நிலையை உடனடியாக மாற்றுகிறது. இதன் விளைவாக, சிக்கல் குவாண்டம் கணினிகளின் செயலாக்க வேகத்தை துரிதப்படுத்துகிறது.
ஒரு குவிட்டைச் செயலாக்குவது பல குவிட்களைப் பற்றிய தகவலை வெளிப்படுத்துவதால், குவிட்களின் எண்ணிக்கையை இரட்டிப்பாக்குவது செயல்முறைகளின் எண்ணிக்கையை (அதாவது, சிக்கியுள்ள குவிட்கள்) அதிகரிக்க வேண்டிய அவசியமில்லை.
குவாண்டம் என்டாங்கிள்மென்ட், ஆய்வுகளின்படி, கிளாசிக்கல் கணக்கீடுகளில் ஒரு அதிவேக வேகத்தை வழங்க குவாண்டம் அல்காரிதம் தேவைப்படுகிறது.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கில் சிக்கலுக்கான பயன்பாடுகள்
நமது நிகழ்காலத்தையும் எதிர்காலத்தையும் மாற்றியமைக்கும் இந்த ஒரு வகையான இயற்பியல் பண்பிலிருந்து பல பயன்பாடுகள் பயனடையலாம். குவாண்டம் என்க்ரிப்ஷன், சூப்பர்டென்ஸ் கோடிங், ஒருவேளை ஒளியை விட வேகமான பரிமாற்றம், மற்றும் டெலிபோர்ட்டேஷன் ஆகிய அனைத்தும் சிக்கலால் செயல்படுத்தப்படலாம்.
குவாண்டம் கணினிகள் நிதி மற்றும் வங்கி உட்பட பல்வேறு தொழில்களில் நேரத்தைச் சமாளிக்கும் ஆற்றல் மற்றும் ஆற்றல்-தீவிர சவால்களை செயலாக்கும் திறனைக் கொண்டுள்ளன.
குவாண்டம் என்டாங்கிள்மென்ட் என்பது ஒரு நிகழ்வு ஆகும், இது அத்தகைய கணினிகளுக்கு அவற்றின் குவிட்களுக்கு இடையில் தரவு ஓட்டத்தை கையாள தேவையான நேரத்தையும் செயலாக்க சக்தியையும் குறைப்பதன் மூலம் உதவுகிறது.
1. குவாண்டம் கிரிப்டோகிராபி
கிளாசிக்கல் கிரிப்டோகிராஃபியில், அனுப்புநர் செய்தியை ஒரு விசையுடன் குறியாக்குகிறார், அதே சமயம் பெறுநர் அதை பகிரப்பட்ட விசையுடன் டிகோட் செய்கிறார். இருப்பினும், மூன்றாம் தரப்பினர் விசைகளைப் பற்றிய அறிவைப் பெற்று, குறியாக்கவியலை இடைமறித்து குறைமதிப்பிற்கு உட்படுத்தும் அபாயம் உள்ளது.
இரு தரப்பினருக்கும் இடையில் ஒரு பாதுகாப்பான சேனலை உருவாக்குவது உடைக்க முடியாத குறியாக்கவியலுக்கு அடிப்படையாகும். சிக்கலால் இது ஏற்படலாம். இரண்டு அமைப்புகளும் சிக்கியிருப்பதால், அவை ஒன்றோடொன்று தொடர்புடையவை (ஒன்று மாறும்போது, மற்றொன்று மாறும்), மேலும் எந்த மூன்றாம் தரப்பினரும் இந்தத் தொடர்பைப் பகிர்ந்து கொள்ள மாட்டார்கள்.
குவாண்டம் குறியாக்கவியல் நோ-குளோனிங்கிலிருந்தும் பயனடைகிறது, அதாவது அறியப்படாத குவாண்டம் நிலையின் ஒரே மாதிரியான பிரதியை உருவாக்குவது சாத்தியமில்லை. இதன் விளைவாக, குவாண்டம் நிலையில் குறியிடப்பட்ட தரவை நகலெடுப்பது சாத்தியமில்லை.
ஒரு ஊடுருவ முடியாத குவாண்டம் விசை விநியோகத்துடன், குவாண்டம் கிரிப்டோகிராஃபி ஏற்கனவே உணரப்பட்டுள்ளது (QKD). QKD விசையைப் பற்றிய தகவல்களைத் தெரிவிக்க தோராயமாக துருவப்படுத்தப்பட்ட ஃபோட்டான்களைப் பயன்படுத்துகிறது. பெறுநர் துருவப்படுத்துதல் வடிப்பான்கள் மற்றும் செய்தியை குறியாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி விசையைப் புரிந்துகொள்கிறார்.
ரகசியத் தரவு இன்னும் நிலையான தகவல்தொடர்பு வழிகள் மூலம் மாற்றப்படுகிறது, ஆனால் சரியான குவாண்டம் விசை மட்டுமே செய்தியை டிகோட் செய்ய முடியும். துருவப்படுத்தப்பட்ட ஃபோட்டான்களை "படிப்பது" அவற்றின் நிலைகளை மாற்றுவதால், எந்தவொரு ஒட்டுக்கேட்டலும் தகவல்தொடர்பாளர்களை ஊடுருவலுக்கு எச்சரிக்கிறது.
QKD தொழில்நுட்பம் தற்போது ஃபைபர் ஆப்டிக் கேபிளால் கட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, இது ஃபோட்டானை 100 கிமீ தூரத்திற்கு வழங்க முடியும். 2004 ஆம் ஆண்டில், சிக்கிய முதல் QKD வங்கி பரிமாற்றம் ஆஸ்திரியாவில் நடந்தது.
இயற்பியல் கோட்பாடுகளின் அடிப்படையில் உறுதியான பாதுகாப்பான உடைக்க முடியாத மற்றும் சேதமடையாத தகவல்தொடர்புகளின் பரிமாற்றம் நிதி, வங்கி, இராணுவம், மருத்துவம் மற்றும் பிற துறைகளில் வெளிப்படையான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. பல வணிகங்கள் இப்போது சிக்கிய QKD ஐப் பயன்படுத்துகின்றன.
2. குவாண்டம் டெலிபோர்டேஷன்
குவாண்டம் டெலிபோர்ட்டேஷன் என்பது ஃபோட்டான்கள், அணுக்கள், எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் சூப்பர் கண்டக்டிங் சர்க்யூட்கள் போன்ற இரு தரப்புகளுக்கு இடையே குவாண்டம் தகவலை அனுப்பும் முறையாகும். ஆராய்ச்சியின் படி, டெலிபோர்ட்டேஷன் QC களை இணையாக இயக்க அனுமதிக்கிறது, அதே நேரத்தில் குறைந்த மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தும் போது 100 முதல் 1000 மடங்கு மின் பயன்பாட்டைக் குறைக்கிறது.
குவாண்டம் டெலிபோர்ட்டேஷன் மற்றும் குவாண்டம் கிரிப்டோகிராஃபி இடையே உள்ள வேறுபாடு பின்வருமாறு:
- குவாண்டம் டெலிபோர்ட்டேஷன் பரிமாற்றங்கள் ஒரு கிளாசிக்கல் சேனல் வழியாக, "குவாண்டம்" தகவல் அனுப்பப்படுகிறது.
- குவாண்டம் கிரிப்டோகிராஃபியின் பரிமாற்றங்கள் ஒரு குவாண்டம் சேனலில், "கிளாசிக்கல்" தகவல் அனுப்பப்படுகிறது.
குவாண்டம் கணினிகளின் ஆற்றல் தேவைகள் வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன, இது மிகவும் குறைந்த வெப்பநிலையில் செயல்பட வேண்டும் என்பது ஒரு சவாலாகும். குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் வளர்ச்சியை துரிதப்படுத்தும் வடிவமைப்பு தீர்வுகளுக்கு டெலிபோர்ட்டேஷன் வழிவகுக்கும்.
3. உயிரியல் அமைப்பு
மில்லியன் கணக்கான இரசாயன மற்றும் உயிரியல் செயல்முறைகளின் தொடர்பு காரணமாக அனைத்து உயிரினங்களையும் போலவே மனித உடலும் தொடர்ந்து மாறிக்கொண்டே இருக்கிறது. சமீப காலம் வரை, அவை நேரியல் என்று கருதப்பட்டு, "A" "B"க்கு வழிவகுக்கும். இருப்பினும், குவாண்டம் உயிரியல் மற்றும் உயிரியல் இயற்பியல் ஆகியவை உயிரியல் அமைப்புகளுக்குள் ஒரு பெரிய அளவிலான ஒத்திசைவை வெளிப்படுத்தியுள்ளன, QE ஒரு பாத்திரத்தை வகிக்கிறது.
பல்வேறு துணைக்குழுக்கள் வழி புரத கட்டமைப்புகள் நிலையான குவாண்டம் சிக்கலையும் ஒத்திசைவையும் அனுமதிக்கும் வகையில் ஒன்றாக நிரம்பியுள்ளது. குவாண்டம் உயிரியல் இன்னும் பல்வேறு பதிலளிக்கப்படாத கவலைகளுடன் ஒரு தத்துவார்த்த தலைப்பு; அவை கவனிக்கப்படும்போது, மருத்துவத்தில் பயன்பாடுகள் அதிகளவில் தெரியும்.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங், கோட்பாட்டில், கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டர்களை விட இயற்கையை (அணு பிணைப்பை உருவகப்படுத்துவதன் மூலம்) மற்றும் குவாண்டம் உயிரியல் அமைப்புகளை சிறப்பாக ஒத்திருக்கும்.
4. சூப்பர்டென்ஸ் குறியீட்டு முறை
சூப்பர்டென்ஸ் குறியீட்டு முறை என்பது ஒரு சிக்கிய குவிட்டைப் பயன்படுத்தி இரண்டு வழக்கமான தகவல்களை அனுப்பும் முறையாகும். மிகவும் அடர்த்தியான குறியீடு:
- ஒரு கிளாசிக்கல் செய்தியை மறுகட்டமைக்கத் தேவையானவற்றில் பாதியை முன்கூட்டியே அனுப்ப பயனரை அனுமதிக்கிறது, முன் டெலிவரி செய்யப்பட்ட குவிட்கள் தீரும் வரை பயனரை இரட்டிப்பு வேகத்தில் தொடர்பு கொள்ள அனுமதிக்கிறது.
- ஒரு திசையில் இருவழி குவாண்டம் சேனலின் திறன் இரட்டிப்பாகும்.
- குறைந்த-தாமத அலைவரிசையில் வரும் தரவை ஆதரிக்க, உயர்-தாமத அலைவரிசையில் பாதி தரவை அனுப்புவதன் மூலம் உயர்-தாமத அலைவரிசையை குறைந்த-தாமத அலைவரிசைக்கு மாற்றவும்.
ஒவ்வொரு தலைமுறை தகவல் தொடர்பும் அதிக தரவு பரிமாற்றத்திற்கு அழைப்பு விடுத்துள்ளது. சூப்பர்டென்ஸ் குறியீட்டு முறை மூலம் தகவல்களில் ஒப்பிடக்கூடிய ஆதாயம் சாத்தியமாகும்.
தீர்மானம்
குவாண்டம் என்டாங்கிள்மென்ட், முன்னர் கற்பனை செய்ய முடியாத வழிகளில் தரவுகளுடன் வேலை செய்ய அனுமதிக்கலாம். குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கை சிக்கலுடன் ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம், அதிக அளவிலான தரவுகளைக் கோரும் சிக்கல்களுக்கு மிகவும் திறமையான மற்றும் பாதுகாப்பான முறையில் பதிலளிக்க முடியும்.
உயிரியல் மற்றும் வானியல் பயன்பாடுகளைச் சேர்ப்பதன் மூலம், மனிதர்கள் நீண்டகாலமாக யோசித்து வரும் பிரச்சினைகளுக்கு பதிலளிக்க QE பயன்படுத்தப்படலாம்: நாம் எங்கிருந்து வந்தோம், எப்படி எல்லாம் தொடங்கியது?
எவ்வளவு தொழில்நுட்பம் முன்னேறுகிறதோ, அவ்வளவு அதிகமான பயன்பாடுகளை நாம் கண்டுபிடிப்போம் - இது மிகப்பெரிய வாக்குறுதியைக் கொண்டுள்ளது!
ஒரு பதில் விடவும்