విషయ సూచిక[దాచు][చూపండి]
క్వాంటం కంప్యూటింగ్ క్వాంటం మెకానిక్స్ సూత్రాలను ఉపయోగించి డేటాను ప్రాసెస్ చేస్తుంది. ఫలితంగా, క్వాంటం కంప్యూటింగ్కు క్లాసికల్ కంప్యూటింగ్ కంటే భిన్నమైన విధానం అవసరం. క్వాంటం కంప్యూటర్లలో ఉపయోగించే ప్రాసెసర్ ఈ వ్యత్యాసానికి ఒక ఉదాహరణ.
సాంప్రదాయిక కంప్యూటర్లు సిలికాన్-ఆధారిత ప్రాసెసర్లను ఉపయోగిస్తుండగా, క్వాంటం కంప్యూటర్లు అణువులు, అయాన్లు, ఫోటాన్లు లేదా ఎలక్ట్రాన్ల వంటి క్వాంటం సిస్టమ్లను ఉపయోగిస్తాయి. వారు 1 మరియు 0 యొక్క వివిధ క్వాంటం సూపర్పొజిషన్లలో సృష్టించబడే బిట్లను సూచించడానికి క్వాంటం లక్షణాలను ఉపయోగిస్తారు.
కాబట్టి, ఈ సందర్భంలో "క్వాంటం" అనే పదానికి సరిగ్గా అర్థం ఏమిటి? ఇది గణనీయమైన ఎత్తుకు ఎగబాకుతుందా?
క్వాంటం అనే పదం లాటిన్ పదం క్వాంటం నుండి వచ్చింది, దీని అర్థం "పరిమాణం". ఇది భౌతిక శాస్త్రంలో 'ఇది ప్రాతినిధ్యం వహించే రేడియేషన్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీకి పరిమాణంలో అనులోమానుపాతంలో ఉన్న శక్తి యొక్క వివిక్త పరిమాణం'. వివిక్త అనేది నిరంతరంగా లేదా విభిన్నంగా లేని దానిని సూచిస్తుంది. క్వాంటం అనేది ఈ కోణంలో ప్రత్యేకమైన లేదా ముఖ్యమైన మొత్తాలను సూచిస్తుంది.
క్వాంటం కంప్యూటింగ్ అంటే ఏమిటి?
క్వాంటం కంప్యూటింగ్ గణనల కోసం అల్గారిథమ్లను రూపొందించడానికి బీజగణిత పద్ధతులను ఉపయోగిస్తోంది, ఇవి తరచుగా క్వాంటం ఫిజిక్స్లో ఉపయోగించిన వాటికి సమానంగా ఉంటాయి లేదా సమానంగా ఉంటాయి. క్వాంటం మెకానిక్స్, క్రమంగా, పరమాణువులు మరియు సబ్టామిక్ కణాల పరిమాణంలో ప్రకృతి యొక్క భౌతిక లక్షణాల వివరణలోకి ప్రవేశించే ప్రాథమిక భౌతిక సిద్ధాంతాన్ని సూచిస్తుంది.
A క్వాంటం కంప్యూటర్ కాబట్టి అటువంటి అల్గారిథమ్లను అమలు చేయగల ఊహాజనిత కంప్యూటర్. ఫలితంగా, క్వాంటం కంప్యూటర్లు ప్రాథమికంగా క్వాంటం బిట్లపై ఆధారపడి ఉంటాయి, వీటిని క్విట్లు అని కూడా పిలుస్తారు, ఇవి ఒకే ఎలక్ట్రాన్ నుండి సృష్టించబడతాయి.
క్వాంటం మెటీరియల్ క్వాంటం మెకానిక్స్ నియమాల ప్రకారం ప్రవర్తిస్తుంది, సంభావ్య గణన, సూపర్పొజిషన్ మరియు చిక్కుముడి. ఈ ఆలోచనలు క్వాంటం అల్గారిథమ్లకు పునాదిగా పనిచేస్తాయి, ఇవి సంక్లిష్ట సమస్యలను పరిష్కరించడానికి క్వాంటం కంప్యూటర్ల సామర్థ్యాలను ఉపయోగిస్తాయి.
ఈ ఆర్టికల్లో, క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్ గురించి మీరు తెలుసుకోవలసిన అన్నింటినీ నేను చర్చిస్తాను.
క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్ అంటే ఏమిటి?
రెండు వ్యవస్థలు చాలా దగ్గరగా అనుసంధానించబడినప్పుడు క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్ ఏర్పడుతుంది, ఒకదాని గురించి తెలుసుకోవడం వలన అవి ఎంత దూరంలో ఉన్నా, మరొకదాని గురించి మీకు తక్షణ జ్ఞానాన్ని ఇస్తుంది.
ఐన్స్టీన్ వంటి శాస్త్రవేత్తలు ఈ దృగ్విషయంతో కలవరపడ్డారు, అతను "దూరంలో ఒక భయానక చర్య" అని పిలిచాడు, ఎందుకంటే ఇది కాంతి వేగం కంటే వేగంగా సమాచారం పంపబడదు అనే నియమాన్ని ఉల్లంఘించింది. ఫోటాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్లను ఉపయోగించి అదనపు ప్రయోగాలు, అయితే, చిక్కుముడిని ధృవీకరించాయి.
ఎంటాంగిల్మెంట్ అనేది క్వాంటం కంప్యూటింగ్కు మూలస్తంభం. భౌతిక శాస్త్రంలో క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్ అనేది క్వాంటం కణాల మధ్య అత్యంత బలమైన సంబంధాన్ని సూచిస్తుంది. ఈ కనెక్షన్ చాలా బలంగా ఉంది, రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ క్వాంటం కణాలు అపారమైన దూరాల ద్వారా వేరు చేయబడినప్పుడు అవి విడదీయరాని విధంగా అనుసంధానించబడతాయి.
దీన్ని మరింత అర్థం చేసుకోవడానికి, భౌతిక శాస్త్రం లేదా కంప్యూటింగ్కు సంబంధం లేని సాధారణ పోలికను పరిగణించండి. ఒకటి కాదు, రెండు నాణేలు విసిరితే ఏమి జరుగుతుందో ఆలోచించండి. సాధారణంగా, ఒక నాణెం తలపైనా లేదా తోకపైనా దిగినా రెండవ నాణెం టాస్ ఫలితంపై తక్కువ ప్రభావం ఉంటుంది.
అయితే, చిక్కుముడి విషయంలో, రెండు భాగాలు భౌతికంగా వేరుగా ఉన్నాయా అనే దానితో సంబంధం లేకుండా అనుసంధానించబడి లేదా చిక్కుకుపోయి ఉంటాయి. ఈ సందర్భంలో, ఒక నాణెం తలపైకి వస్తే, రెండవ నాణెం కూడా తలలను ప్రదర్శిస్తుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది.
క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్ను అర్థం చేసుకోవడం (ఉదాహరణతో)
క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్ అనేది రెండు వ్యవస్థలు (సాధారణంగా ఎలక్ట్రాన్లు లేదా ఫోటాన్లు) చాలా దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉండే పరిస్థితి, ఒక సిస్టమ్ యొక్క “స్టేట్” (ఎలక్ట్రాన్ యొక్క స్పిన్ యొక్క దిశ, “అప్” అని చెప్పండి) గురించి సమాచారాన్ని పొందడం ద్వారా ఇతర సిస్టమ్ల గురించి తక్షణ జ్ఞానం లభిస్తుంది. "స్టేట్" (రెండవ ఎలక్ట్రాన్ యొక్క స్పిన్ యొక్క దిశ, "డౌన్" అని చెప్పండి) ఈ వ్యవస్థలు ఎంత దూరంలో ఉన్నాయో దానితో సంబంధం లేకుండా.
“తక్షణం” మరియు “అవి ఎంత దూరంలో ఉన్నా” అనే పదబంధాలు ముఖ్యమైనవి. ఈ దృగ్విషయం ఐన్స్టీన్ వంటి శాస్త్రవేత్తలను కలవరపరిచింది, ఎందుకంటే స్థితిని కొలిచే వరకు నిర్వచించబడలేదు మరియు సమాచార ప్రసారం కాంతి వేగం కంటే వేగంగా సమాచారాన్ని తీసుకువెళ్లడం సాధ్యం కాదని శాస్త్రీయ భౌతిక శాస్త్ర నియమాన్ని ధిక్కరిస్తుంది.
అయినప్పటికీ, 1980ల నుండి ఫోటాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్లు రెండింటినీ ఎంటాంగిల్మెంట్ ఉపయోగిస్తుందని నిరూపించబడింది, 1980లలో ప్రారంభమైన పరిశోధన మరియు పరీక్షలకు ధన్యవాదాలు.
రెండు సబ్టామిక్ కణాలు (ఎలక్ట్రాన్లు) ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, తద్వారా అవి ఒకే వేవ్ ఫంక్షన్ ద్వారా వివరించబడతాయి. సున్నా స్పిన్లతో కూడిన మాతృకణాన్ని సమానమైన కానీ వ్యతిరేక స్పిన్లతో రెండు చిక్కుబడ్డ కుమార్తె కణాలుగా క్షీణింపజేయడం ద్వారా ఒక పద్ధతిలో ఎంటాంగిల్మెంట్ సాధించవచ్చు.
ఇద్దరు కుమార్తె కణాలు దేనితోనూ సంకర్షణ చెందకపోతే, వాటి వేవ్ ఫంక్షన్లు సమానంగా ఉంటాయి మరియు అవి ఎంత దూరంగా కొలిచినా వ్యతిరేకతతో ఉంటాయి. చిక్కుబడ్డ సమయం సమాచారంపై ఎలాంటి ప్రభావం చూపదని శాస్త్రవేత్తలు పరీక్షల ద్వారా నిర్ధారించారు.
బదులుగా, ఒక కణం యొక్క సమాచారాన్ని కొలిచినప్పుడు మాత్రమే కాంతి వేగం కంటే వేగంగా ఇతర కణానికి సమాచారం పంపబడుతుంది.
ఫలితంగా, సమాచారం ఈ వేగంతో ప్రవహిస్తుంది. కానీ మాకు దానిపై నియంత్రణ లేదు - ఈ నియంత్రణ లేకపోవడం కాంతి వేగం కంటే వేగంగా సందేశం లేదా ఇతర సమాచారాన్ని పంపడం వంటి క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్ యొక్క ఉపయోగాలను పరిమితం చేస్తుంది.
క్వాంటం కంప్యూటింగ్లో ఎంటాంగిల్మెంట్ ఏ పాత్ర పోషిస్తుంది?
చిక్కుబడ్డ క్విట్ స్థితిని మార్చడం వలన క్వాంటం కంప్యూటర్లలో జత చేయబడిన క్విట్ స్థితిని తక్షణమే మారుస్తుంది. ఫలితంగా, ఎంటాంగిల్మెంట్ క్వాంటం కంప్యూటర్ల ప్రాసెసింగ్ వేగాన్ని వేగవంతం చేస్తుంది.
ఒక క్విట్ని ప్రాసెస్ చేయడం వలన అనేక క్విట్ల గురించిన సమాచారం వెల్లడి అవుతుంది, క్విట్ల సంఖ్యను రెట్టింపు చేయడం వల్ల ప్రక్రియల సంఖ్య (అంటే చిక్కుబడ్డ క్విట్లు) పెరగనవసరం లేదు.
క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్, అధ్యయనాల ప్రకారం, క్లాసికల్ లెక్కలపై ఘాతాంక వేగాన్ని అందించడానికి క్వాంటం అల్గారిథమ్కు అవసరం.
క్వాంటం కంప్యూటింగ్లో ఎంటాంగిల్మెంట్ అప్లికేషన్లు
అనేక అప్లికేషన్లు ఈ ఒక రకమైన భౌతిక లక్షణం నుండి ప్రయోజనం పొందవచ్చు, ఇది మన వర్తమానం మరియు భవిష్యత్తును మారుస్తుంది. క్వాంటం ఎన్క్రిప్షన్, సూపర్డెన్స్ కోడింగ్, బహుశా కాంతి కంటే వేగవంతమైన ట్రాన్స్మిషన్ మరియు టెలిపోర్టేషన్ కూడా చిక్కుకోవడం ద్వారా ప్రారంభించబడవచ్చు.
క్వాంటం కంప్యూటర్లు ఫైనాన్స్ మరియు బ్యాంకింగ్తో సహా వివిధ పరిశ్రమలలో సమయాన్ని మరియు ప్రాసెసింగ్ పవర్-ఇంటెన్సివ్ సవాళ్లను అధిగమించగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్ అనేది అటువంటి కంప్యూటర్లకు వాటి క్విట్ల మధ్య డేటా ప్రవాహాన్ని నిర్వహించడానికి అవసరమైన సమయాన్ని మరియు ప్రాసెసింగ్ శక్తిని తగ్గించడం ద్వారా సహాయపడే ఒక దృగ్విషయం.
1. క్వాంటం క్రిప్టోగ్రఫీ
క్లాసికల్ క్రిప్టోగ్రఫీలో, పంపినవారు సందేశాన్ని ఒక కీతో ఎన్కోడ్ చేస్తారు, అయితే గ్రహీత దానిని షేర్ చేసిన కీతో డీకోడ్ చేస్తారు. అయినప్పటికీ, మూడవ పక్షం కీల గురించి జ్ఞానాన్ని పొందే ప్రమాదం ఉంది మరియు క్రిప్టోగ్రఫీని అడ్డగించడం మరియు అణగదొక్కడం చేయగలదు.
రెండు పార్టీల మధ్య సురక్షితమైన ఛానెల్ని సృష్టించడం అనేది అన్బ్రేకబుల్ క్రిప్టోగ్రఫీకి మూలస్తంభం. చిక్కుముడి దీనికి కారణం కావచ్చు. రెండు వ్యవస్థలు చిక్కుకుపోయినందున, అవి ఒకదానితో ఒకటి పరస్పర సంబంధం కలిగి ఉంటాయి (ఒకటి మారినప్పుడు, మరొకటి మారుతుంది), మరియు ఈ సహసంబంధాన్ని ఏ మూడవ పక్షం పంచుకోదు.
క్వాంటం క్రిప్టోగ్రఫీ నో-క్లోనింగ్ నుండి కూడా ప్రయోజనం పొందుతుంది, అంటే తెలియని క్వాంటం స్థితి యొక్క ఒకే విధమైన ప్రతిరూపాన్ని రూపొందించడం అసాధ్యం. ఫలితంగా, క్వాంటం స్థితిలో ఎన్కోడ్ చేయబడిన డేటాను పునరావృతం చేయడం అసాధ్యం.
అభేద్యమైన క్వాంటం కీ పంపిణీతో, క్వాంటం క్రిప్టోగ్రఫీ ఇప్పటికే గ్రహించబడింది (QKD). QKD కీ గురించి సమాచారాన్ని కమ్యూనికేట్ చేయడానికి యాదృచ్ఛికంగా ధ్రువణ ఫోటాన్లను ఉపయోగిస్తుంది. గ్రహీత పోలరైజింగ్ ఫిల్టర్లు మరియు సందేశాన్ని గుప్తీకరించడానికి ఉపయోగించే సాంకేతికతను ఉపయోగించి కీని అర్థంచేసుకుంటాడు.
రహస్య డేటా ఇప్పటికీ ప్రామాణిక కమ్యూనికేషన్ లైన్ల ద్వారా బదిలీ చేయబడుతుంది, అయితే ఖచ్చితమైన క్వాంటం కీ మాత్రమే సందేశాన్ని డీకోడ్ చేయగలదు. ధ్రువణ ఫోటాన్లను “చదవడం” వాటి స్థితులను మారుస్తుంది కాబట్టి, ఏదైనా వినడం వల్ల కమ్యూనికేటర్లను చొరబాటు గురించి హెచ్చరిస్తుంది.
QKD సాంకేతికత ప్రస్తుతం ఫైబర్ ఆప్టిక్ కేబుల్ ద్వారా నిర్బంధించబడింది, ఇది అందుకోవడానికి చాలా బలహీనంగా మారడానికి ముందు సుమారు 100 కి.మీ వరకు ఫోటాన్ను అందించగలదు. 2004లో, మొదటి చిక్కుబడ్డ QKD బ్యాంక్ బదిలీ ఆస్ట్రియాలో జరిగింది.
భౌతిక సూత్రాల ఆధారంగా నిరూపితమైన సురక్షితమైన అన్బ్రేకబుల్ మరియు ట్యాంపర్ ప్రూఫ్ కమ్యూనికేషన్ల ప్రసారం ఫైనాన్స్, బ్యాంకింగ్, మిలిటరీ, మెడికల్ మరియు ఇతర రంగాలలో స్పష్టమైన అప్లికేషన్లను కలిగి ఉందని నిర్ధారించుకోవడం. అనేక వ్యాపారాలు ఇప్పుడు చిక్కుబడ్డ QKDని ఉపయోగిస్తున్నాయి.
2. క్వాంటం టెలిపోర్టేషన్
క్వాంటం టెలిపోర్టేషన్ అనేది ఫోటాన్లు, అణువులు, ఎలక్ట్రాన్లు మరియు సూపర్ కండక్టింగ్ సర్క్యూట్ల వంటి రెండు పార్టీల మధ్య క్వాంటం సమాచారాన్ని ప్రసారం చేసే పద్ధతి. పరిశోధన ప్రకారం, టెలిపోర్టేషన్ QC లను సమాంతరంగా అమలు చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, అయితే తక్కువ విద్యుత్తును ఉపయోగించి 100 నుండి 1000 సార్లు విద్యుత్ వినియోగాన్ని తగ్గిస్తుంది.
క్వాంటం టెలిపోర్టేషన్ మరియు క్వాంటం క్రిప్టోగ్రఫీ మధ్య వ్యత్యాసం క్రింది విధంగా ఉంది:
- క్వాంటం టెలిపోర్టేషన్ ఎక్స్ఛేంజీలు క్లాసికల్ ఛానెల్ ద్వారా, “క్వాంటం” సమాచారం పంపబడుతుంది.
- క్వాంటం క్రిప్టోగ్రఫీ ఎక్స్ఛేంజీలు క్వాంటం ఛానెల్ ద్వారా, “క్లాసికల్” సమాచారం పంపబడుతుంది.
క్వాంటం కంప్యూటర్ల విద్యుత్ అవసరాలు వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తాయి, ఇది చాలా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పనిచేయడం ఒక సవాలు. టెలిపోర్టేషన్ క్వాంటం కంప్యూటింగ్ అభివృద్ధిని వేగవంతం చేసే డిజైన్ సొల్యూషన్లకు దారితీసే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది.
3. జీవ వ్యవస్థ
మానవ శరీరం, అన్ని జీవుల వలె, మిలియన్ల కొద్దీ రసాయన మరియు జీవ ప్రక్రియల పరస్పర చర్య కారణంగా నిరంతరం మారుతూ ఉంటుంది. ఇటీవలి వరకు, అవి "A" "B"కి దారితీసే సరళంగా భావించబడ్డాయి. అయినప్పటికీ, క్వాంటం బయాలజీ మరియు బయోఫిజిక్స్ జీవ వ్యవస్థల లోపల భారీ మొత్తంలో పొందికను వెలికితీశాయి, QE పాత్ర పోషిస్తుంది.
వైవిధ్యమైన ఉపభాగాల మార్గం ప్రోటీన్ నిర్మాణాలు స్థిరమైన క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్ మరియు పొందిక కోసం అనుమతించడానికి కలిసి ప్యాక్ చేయబడ్డాయి. క్వాంటం బయాలజీ ఇప్పటికీ అనేక సమాధానాలు లేని ఆందోళనలతో సైద్ధాంతిక అంశం; వాటిని పరిష్కరించినప్పుడు, వైద్యంలో అప్లికేషన్లు ఎక్కువగా కనిపిస్తాయి.
క్వాంటం కంప్యూటింగ్, సిద్ధాంతపరంగా, క్లాసికల్ కంప్యూటర్ల కంటే ప్రకృతిని (అణు బంధాన్ని అనుకరించడం ద్వారా) మరియు క్వాంటం బయోలాజికల్ సిస్టమ్లను బాగా పోలి ఉంటుంది.
4. సూపర్డెన్స్ కోడింగ్
సూపర్డెన్స్ కోడింగ్ అనేది ఒకే చిక్కుబడ్డ క్విట్ని ఉపయోగించి రెండు సాంప్రదాయిక బిట్ల సమాచారాన్ని ప్రసారం చేసే పద్ధతి. అధిక సాంద్రత కలిగిన కోడ్ వీటిని చేయగలదు:
- క్లాసికల్ సందేశాన్ని పునర్నిర్మించడానికి అవసరమైన దానిలో సగాన్ని ముందుగానే పంపడానికి వినియోగదారుని అనుమతిస్తుంది, ముందుగా డెలివరీ చేసిన క్విట్లు అయిపోయే వరకు రెట్టింపు వేగంతో కమ్యూనికేట్ చేయడానికి వినియోగదారుని అనుమతిస్తుంది.
- ఒక దిశలో రెండు-మార్గం క్వాంటం ఛానెల్ సామర్థ్యం రెట్టింపు అవుతుంది.
- తక్కువ జాప్యం ఛానెల్లో వచ్చే డేటాకు మద్దతు ఇవ్వడానికి అధిక-జాప్యం ఛానెల్లో సగం డేటాను ప్రసారం చేయడం ద్వారా అధిక-జాప్యం బ్యాండ్విడ్త్ను తక్కువ-జాప్యం బ్యాండ్విడ్త్గా మార్చండి.
ప్రతి తరం కమ్యూనికేషన్ మరింత డేటా బదిలీకి పిలుపునిచ్చింది. సమాచారంలో పోల్చదగిన లాభం సూపర్డెన్స్ కోడింగ్తో సాధ్యమవుతుంది.
ముగింపు
క్వాంటం ఎంటాంగిల్మెంట్ గతంలో ఊహించలేని విధంగా డేటాతో పని చేయడానికి మమ్మల్ని అనుమతించవచ్చు. క్వాంటం కంప్యూటింగ్ని ఎంటాంగిల్మెంట్తో అనుసంధానించడం ద్వారా, భారీ మొత్తంలో డేటాను డిమాండ్ చేసే సమస్యలకు మేము మరింత సమర్థవంతంగా మరియు సురక్షితమైన రీతిలో సమాధానం ఇవ్వగలుగుతాము.
జీవ మరియు ఖగోళ అనువర్తనాల జోడింపుతో, మానవులు దీర్ఘకాలంగా ఆలోచించిన సమస్యలకు సమాధానమివ్వడానికి QE ఉపయోగించబడుతుంది: మనం ఎక్కడ నుండి వచ్చాము మరియు ఇవన్నీ ఎలా ప్రారంభమయ్యాయి?
సాంకేతికత ఎంత అభివృద్ధి చెందుతుందో, దాని కోసం మనం మరిన్ని అప్లికేషన్లను కనుగొంటాము- దీనికి అద్భుతమైన వాగ్దానం ఉంది!
సమాధానం ఇవ్వూ