کی میز کے مندرجات[چھپائیں][دکھائیں]
ڈیجیٹل تبدیلی دنیا کو پہلے سے کہیں زیادہ تیزی سے بدل رہی ہے۔ ڈیجیٹل دور کے کلیدی تصورات کے بارے میں سیکھنا ٹیکنالوجی کی ایک اور نئی لہر کی آنے والی آمد کے ساتھ اور بھی اہم ہو جائے گا جو موجودہ ماڈلز کو حیران کن رفتار اور طاقت کے ساتھ تبدیل کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے: کوانٹم کمپیوٹنگ۔
اس مضمون میں، ہم روایتی کمپیوٹنگ اور کوانٹم کمپیوٹنگ کے بنیادی تصورات کا موازنہ کرتے ہیں، اور مختلف شعبوں میں ان کے اطلاق کو بھی دریافت کرنا شروع کرتے ہیں۔
کوانٹم خواص کیا ہیں؟
پوری تاریخ میں، انسانوں نے ٹیکنالوجی کی ترقی کی ہے کیونکہ وہ سائنس کے ذریعے فطرت کے کام کو سمجھے ہیں۔ 1900 اور 1930 کی دہائی کے درمیان، کچھ جسمانی مظاہر کے مطالعہ نے جو ابھی تک اچھی طرح سے نہیں سمجھے گئے تھے، ایک نئے فزیکل تھیوری کو جنم دیا: کوانٹم میکانکس۔ یہ نظریہ خوردبینی دنیا کے کاموں، مالیکیولز، ایٹموں اور الیکٹرانوں کے قدرتی مسکن کی وضاحت اور وضاحت کرتا ہے۔
یہ نہ صرف ان مظاہر کی وضاحت کرنے میں کامیاب رہا ہے، بلکہ اس نے یہ سمجھنا بھی ممکن بنایا ہے کہ ذیلی ایٹمی حقیقت ایک مکمل طور پر مخالف بدیہی، تقریباً جادوئی انداز میں کام کرتی ہے، اور یہ کہ وہ واقعات خرد کی دنیا میں رونما ہوتے ہیں جو کہ دنیا میں نہیں ہوتے۔ میکروسکوپک دنیا.
ان کوانٹم خصوصیات میں کوانٹم سپرپوزیشن، کوانٹم اینٹگلمنٹ، اور کوانٹم ٹیلی پورٹیشن شامل ہیں۔
- کوانٹم سپرپوزیشن بیان کرتا ہے کہ ایک ذرہ ایک ہی وقت میں مختلف حالتوں میں کیسے ہو سکتا ہے۔
- کوانٹم الجھن بیان کرتا ہے کہ کس طرح دو ذرات کو "الجھی ہوئی" حالت میں لایا جا سکتا ہے اور، اس کے بعد، ان کے جسمانی فاصلے کے باوجود، تقریباً ایک ہی وقت میں جواب دیتے ہیں۔ دوسرے لفظوں میں، انہیں جہاں تک چاہیں الگ رکھا جا سکتا ہے، اور، جب ایک کے ساتھ بات چیت کرتے ہیں، تو دوسرا اسی تعامل پر ردعمل ظاہر کرتا ہے۔
- کوانٹم ٹیلی فون خلا میں ایک جگہ سے دوسری جگہ معلومات بھیجنے کے لیے کوانٹم اینگلمنٹ کا استعمال کرتا ہے بغیر خلا میں سفر کرنے کی ضرورت۔
کوانٹم کمپیوٹنگ ذیلی ایٹمی نوعیت کی ان کوانٹم خصوصیات پر مبنی ہے۔
اس صورت میں، کوانٹم میکانکس کے ذریعے خوردبینی دنیا کی آج کی سمجھ ہمیں لوگوں کی زندگیوں کو بہتر بنانے کے قابل ٹیکنالوجیز ایجاد اور ڈیزائن کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ بہت سی مختلف ٹیکنالوجیز ہیں جو کوانٹم مظاہر کا استعمال کرتی ہیں، اور ان میں سے کچھ، جیسے لیزر یا مقناطیسی گونج امیجنگ (MRI)، نصف صدی سے زیادہ عرصے سے ہیں۔
کوانٹم کمپیوٹنگ کیا ہے؟
یہ سمجھنے کے لیے کہ کوانٹم کمپیوٹر کیسے کام کرتے ہیں، پہلے یہ بتانا مفید ہے کہ ہم جو کمپیوٹرز ہر روز استعمال کرتے ہیں، جن کا اس مضمون میں ڈیجیٹل یا کلاسیکل کمپیوٹرز کے طور پر حوالہ دیا گیا ہے، کیسے کام کرتے ہیں۔ یہ، دیگر تمام الیکٹرانک آلات جیسے ٹیبلیٹ یا موبائل فون کی طرح، بٹس کو میموری کی اپنی بنیادی اکائیوں کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ پروگرامز اور ایپلیکیشنز کو بٹس میں انکوڈ کیا جاتا ہے، یعنی صفر اور والے کی بائنری زبان میں۔
جب بھی ہم ان آلات میں سے کسی کے ساتھ تعامل کرتے ہیں، مثال کے طور پر کی بورڈ پر ایک کلید دبانے سے، زیرو کی تاریں، اور کمپیوٹر کے اندر تخلیق، تباہ اور/یا ترمیم کی جاتی ہیں۔
دلچسپ سوال یہ ہے کہ کمپیوٹر کے اندر جسمانی طور پر یہ صفر اور کون سے ہیں؟ بٹس کی صفر اور ایک حالتیں ٹرانسسٹرز کہلانے والے خوردبین حصوں کے ذریعے برقی رو بہنے سے مطابقت رکھتی ہیں، یا نہیں، جو سوئچ کے طور پر کام کرتی ہیں۔ جب کوئی کرنٹ نہیں بہہ رہا ہے تو، ٹرانزسٹر "آف" ہے اور تھوڑا سا 0 سے مساوی ہے، اور جب یہ بہہ رہا ہے، تو یہ "آن" ہے اور تھوڑا سا 1 کے مساوی ہے۔
مزید آسان شکل میں، یہ ایسا ہے جیسے بٹس 0 اور 1 سوراخوں سے مطابقت رکھتے ہیں، اس طرح ایک خالی سوراخ تھوڑا سا 0 ہے اور الیکٹران کے زیر قبضہ سوراخ تھوڑا سا 1 ہے۔ اب جب کہ ہمیں اندازہ ہے کہ آج کے کمپیوٹر کیسے کام کرتے ہیں۔ آئیے یہ سمجھنے کی کوشش کرتے ہیں کہ کوانٹم کمپیوٹر کیسے کام کرتے ہیں۔
بٹس سے کوئبٹس تک
کوانٹم کمپیوٹنگ میں معلومات کی بنیادی اکائی کوانٹم بٹ یا کوئبٹ ہے۔ کیوبٹس، تعریف کے لحاظ سے، دو سطح کے کوانٹم سسٹم ہیں جو بٹس کی طرح، نچلی سطح پر ہوسکتے ہیں، جو کہ 0 کے طور پر بیان کردہ کم جوش یا توانائی کی حالت سے مساوی ہے؛ یا اعلی سطح پر، جو زیادہ جوش کی حالت سے مساوی ہے یا 1 کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔
تاہم، اور یہاں کلاسیکی کمپیوٹنگ کے ساتھ بنیادی فرق ہے، qubits 0 اور 1 کے درمیان درمیانی حالتوں کی لامحدود تعداد میں سے کسی میں بھی ہو سکتا ہے، جیسے کہ ایسی حالت جو نصف 0 اور آدھی 1 ہے، یا 0 کے تین چوتھائی اور ایک چوتھائی کا 1۔ یہ رجحان کوانٹم سپرپوزیشن کے نام سے جانا جاتا ہے اور کوانٹم سسٹمز میں قدرتی ہے۔
کوانٹم الگورتھم: تیزی سے زیادہ طاقتور اور موثر کمپیوٹنگ
کوانٹم کمپیوٹرز کا مقصد qubits کی ان کوانٹم خصوصیات سے فائدہ اٹھانا ہے، کوانٹم سسٹمز کے طور پر، کوانٹم الگورتھم چلانے کے قابل ہونا جو کلاسیکی کمپیوٹرز کے مقابلے میں بہت زیادہ پروسیسنگ پاور پیش کرنے کے لیے سپرپوزیشن اور الجھن کا استعمال کرتے ہیں۔
یہ بتانا ضروری ہے کہ حقیقی پیرا ڈائم شفٹ وہی کام کرنے پر مشتمل نہیں ہے جو ڈیجیٹل یا کلاسیکی کمپیوٹرز کرتے ہیں- موجودہ والے-، بلکہ تیز، جیسا کہ بہت سے مضامین غلطی سے دعویٰ کرتے ہیں، بلکہ یہ کہ کوانٹم الگورتھم کچھ آپریشنز کی اجازت دیتے ہیں۔ بالکل مختلف طریقے سے کارکردگی کا مظاہرہ کیا؛ جو اکثر زیادہ موثر ہوتا ہے - یعنی بہت کم وقت میں یا بہت کم کمپیوٹیشنل وسائل کا استعمال کرتے ہوئے-۔
آئیے ایک ٹھوس مثال دیکھتے ہیں کہ اس کا کیا مطلب ہے۔ آئیے تصور کریں کہ ہم سان فرانسسکو میں ہیں اور ہم جاننا چاہتے ہیں کہ وہاں جانے کے لیے ایک ملین آپشنز میں سے نیویارک کا بہترین راستہ کون سا ہے (N=1,000,000)۔ زیادہ سے زیادہ راستہ تلاش کرنے کے لیے کمپیوٹر استعمال کرنے کے قابل ہونے کے لیے، ہمیں 1,000,000 آپشنز کو ڈیجیٹائز کرنے کی ضرورت ہے، جس کا مطلب ہے کہ کلاسیکل کمپیوٹر کے لیے بٹ لینگوئج میں اور کوانٹم کمپیوٹر کے لیے qubits میں ترجمہ کریں۔
اگرچہ ایک کلاسیکی کمپیوٹر کو ایک ایک کرکے تمام راستوں سے گزرنا ہوگا جب تک کہ اسے مطلوبہ نہیں مل جاتا، ایک کوانٹم کمپیوٹر اس عمل کا فائدہ اٹھاتا ہے جسے کوانٹم متوازی کہا جاتا ہے جو اسے، بنیادی طور پر، ایک ساتھ تمام راستوں پر غور کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ کوانٹم کمپیوٹر استعمال شدہ وسائل کی اصلاح کی وجہ سے، کلاسیکی کمپیوٹر سے کہیں زیادہ تیز ترین راستہ تلاش کرے گا۔
کمپیوٹیشنل صلاحیت میں فرق کو سمجھنے کے لیے، n qubits کے ساتھ ہم اس کے برابر کر سکتے ہیں جو 2 کے ساتھ ممکن ہو گا۔n بٹس یہ اکثر کہا جاتا ہے کہ تقریبا 2 کے ساتھ70 qubits آپ کو کوانٹم کمپیوٹر میں زیادہ بیس سٹیٹس حاصل کر سکتے ہیں – زیادہ مختلف اور بیک وقت حروف کی تاریں – کائنات میں ایٹموں کی تعداد سے، جس کا تخمینہ تقریباً 2 ہے۔80. ایک اور مثال یہ ہے کہ یہ اندازہ لگایا گیا ہے کہ 2000 سے 2500 کیوبٹس کے کوانٹم کمپیوٹر کے ساتھ آپ عملی طور پر آج استعمال ہونے والی تمام خفیہ نگاری کو توڑ سکتے ہیں (جسے پبلک کلید خفیہ نگاری کہا جاتا ہے)۔
جہاں تک خفیہ نگاری کی بات ہے، استعمال کرنے کے بے شمار فوائد ہیں۔ کمانٹم کمپیوٹنگ. اگر دو نظام خالصتاً الجھے ہوئے ہیں، تو اس کا مطلب ہے کہ وہ ایک دوسرے کے ساتھ جڑے ہوئے ہیں (یعنی جب ایک بدلتا ہے تو دوسرا بھی بدل جاتا ہے) اور کوئی تیسرا فریق اس ارتباط کو شریک نہیں کرتا۔
takeaway ہے
ہم ڈیجیٹل تبدیلی کے دور میں ہیں جس میں مختلف ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجیز جیسے کہ بلاک چین، مصنوعی ذہانت، ڈرون، انٹرنیٹ آف تھنگز، ورچوئل رئیلٹی، 5G، 3D پرنٹرز، روبوٹس یا خود مختار گاڑیاں متعدد شعبوں اور شعبوں میں تیزی سے موجود ہیں۔
یہ ٹیکنالوجیز، جو ترقی کو تیز کرکے اور سماجی اثرات پیدا کرکے انسانی زندگی کے معیار کو بہتر بنانے کے لیے تیار ہیں، فی الحال متوازی طور پر آگے بڑھ رہی ہیں۔ صرف شاذ و نادر ہی ہم ایسی کمپنیاں دیکھتے ہیں جو ایسی مصنوعات تیار کرتی ہیں جو ان میں سے دو یا زیادہ ٹیکنالوجیز جیسے کہ بلاک چین اور IoT یا ڈرون اور مصنوعی ذہانت.
جب کہ ان کا اکٹھا ہونا اور اس طرح تیزی سے زیادہ اثر پیدا کرنا مقصود ہے، وہ ترقی کے ابتدائی مرحلے میں ہیں اور ڈویلپرز اور تکنیکی پس منظر والے لوگوں کی کمی کا مطلب ہے کہ کنورجنسس ابھی بھی زیر التواء کام ہے۔
اپنی خلل پیدا کرنے والی صلاحیت کی وجہ سے، کوانٹم ٹیکنالوجیز سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ نہ صرف ان تمام نئی ٹیکنالوجیز کے ساتھ مل جائیں گے، بلکہ ان کا عملی طور پر تمام پر وسیع اثر پڑے گا۔ کوانٹم کمپیوٹنگ ڈیٹا کی تصدیق، تبادلے اور محفوظ اسٹوریج کو خطرہ بنائے گا، جس کا ان ٹیکنالوجیز پر زیادہ اثر پڑے گا جن میں کرپٹوگرافی زیادہ متعلقہ کردار ادا کرتی ہے، جیسے سائبر سیکیورٹی یا بلاک چین۔
جواب دیجئے