क्वांटम कंप्यूटर: यह क्या है और यह कैसे काम करता है

हे संगणकमात्रा एक प्रोग्राम करने योग्य उपकरण है जो प्रदर्शन करने में सक्षम है गणनाऔर एल्गोरिदम क्वांटम सिस्टम में संग्रहीत जानकारी के हेरफेर और पढ़ने के माध्यम से, जैसे कि परमाणुओं, अणु, प्रोटान, इलेक्ट्रॉनों तथा फोटॉनों. इस प्रकार के कंप्यूटर में, बिट्सक्वांटम, जो अपने स्वभाव से ही इस प्रकार के कंप्यूटर को कार्य करने में सक्षम बनाता है जिसे इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटरों द्वारा बनने में हजारों या लाखों साल लगेंगे।

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क्वांटम कंप्यूटर कैसे काम करता है?

आप कंप्यूटरमात्रा सामान्य कंप्यूटरों से बिल्कुल अलग हैं, जो पासिंग पर आधारित होते हैं विद्युत प्रवाह छोटे उपकरणों के माध्यम से अर्धचालकों, बुला हुआ ट्रांजिस्टर. यह नए प्रकार का कंप्यूटर सबसे विविध क्वांटम सिस्टम से काम कर सकता है, हालांकि, सबसे लोकप्रिय कार्यान्वयन को पढ़िए स्पिन, कणों में मौजूद एक क्वांटम संपत्ति जैसे प्रोटान, फोटॉनों तथा इलेक्ट्रॉन।

क्वांटम कंप्यूटर के पीछे का तर्क भी कंप्यूटर में इस्तेमाल होने वाले तर्क से थोड़ा अलग है क्लासिक्स, जो तार्किक वाक्यों के माध्यम से संचालित होते हैं जिनके संभावित परिणाम केवल संख्या 0 और. हैं 1.

इलेक्ट्रॉनिक और क्वांटम कंप्यूटर के बीच का अंतर यह है कि प्रकृतिसंभाव्य देता है क्वांटम भौतिकी, इससे पहले कि हम पढ़ें बिटक्वांटम, इसकी स्थिति न केवल 0 या 1 हो सकती है, बल्कि भी हो सकती है चौराहा इन राज्यों के बीच। यह ऐसा है जैसे क्वांटम कंप्यूटर में हां, नहीं जैसे उत्तर दिए जाते हैं और दोनों को एक साथ भर्ती किया जाता है। यदि आप क्वांटम दुनिया की संभावनाओं को बेहतर ढंग से समझना चाहते हैं, तो हमारे पाठ पर जाएँ हाइजेनबर्ग का अनिश्चितता सिद्धांत.

53-qubit क्वांटम प्रोसेसर, 2019 में Google द्वारा विकसित किया गया। [1]

क्वांटम कंप्यूटर को इतना खास बनाने वाली अजीब संपत्ति कहलाती है ढहनेदेता हैकब्जेमेंलहर सभी क्वांटम सिस्टम पूरी तरह से एक संबंधित तरंग द्वारा वर्णित हैं, लेकिन इससे पहले कि हम क्वांटम सिस्टम को देखें, इसके कुछ की तलाश करें looking शारीरिक महानता जिसे मापा जा सकता है (द्रव्यमान, विद्युत आवेश, चुंबकीय क्षेत्र, उदाहरण के लिए), तरंग फ़ंक्शन समर्थन कर सकता है इनमें से प्रत्येक मात्रा के लिए एक से अधिक मान और संभावना है कि इनमें से प्रत्येक मान को मापा जाएगा।

आप अपने आप से पूछ रहे होंगे - क्वांटम माप के संभावित मूल्यों को पहले से न जानने का क्या फायदा है? उत्तर है: कोई गणना करने से पहले, उदाहरण के लिए, क्वांटम बिट्स की प्रकृति ने सुनिश्चित किया कि सही उत्तर संभावनाओं में से था। दूसरे शब्दों में, हम कह सकते हैं कि कंप्यूटर पहले से ही था कई परिणाम माना, गणना का उत्तर मिलने से पहले ही। यह बनाता है समयसंगणकीय जो जटिल समस्याओं को हल करने में खर्च किया जाता है, या तो भारी कमी.

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क्वांटम कंप्यूटर संभावनाएं

लेकिन आखिर हम क्वांटम कंप्यूटर का क्या कर सकते थे? बहुत संभावना है, क्वांटम कंप्यूटर तुच्छ उद्देश्यों के लिए उपयोग नहीं किया जाएगा जैसे इंटरनेट ब्राउज़ करना या वीडियो देखना, क्योंकि इन उद्देश्यों के लिए, इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर क्वांटम कंप्यूटर की तुलना में बहुत सस्ते होने के अलावा काफी कुशल हैं।

हालाँकि, जब हम बात करते हैं गणनापरिसर, जैसे शामिल हैं क्रिप्टोग्राफीमेंपासवर्डोंबैंकोंक्वांटम कंप्यूटर के इस्तेमाल से काफी मदद मिलेगी। यदि हम क्वांटम कंप्यूटरों को पूरी तरह कार्यात्मक उपकरण बनाने में सक्षम हैं, तो हम करने में सक्षम होंगे अनुकरण जिन चीजों के बारे में हमने कभी सोचा भी नहीं था, जैसे कि पृथ्वी की जलवायु गतिकी, आकाशगंगा का निर्माण, जीवित प्रणालियों के अनुकरण, और कई अन्य संभावनाएं।

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क्यूबिट्स - क्वांटम बिट्स

क्वांटम बिट्स को अक्सर qubits (क्वांटम बिट्स) कहा जाता है। ये qubits इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर द्वारा उपयोग किए जाने वाले बिट्स से एक बड़ी छलांग का प्रतिनिधित्व करते हैं: वे राज्य 0 और 1 एक साथ हो सकते हैं. व्यवहार में, ऐसा लगता है जैसे क्वांटम कंप्यूटर की क्षमता बिट्स की संख्या के संबंध में घातीय है: 1-बिट क्वांटम कंप्यूटर क्लासिक 2-बिट इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर के बराबर है और 2-बिट क्वांटम कंप्यूटर 4-बिट कंप्यूटर के बराबर है इलेक्ट्रॉनिक्स। एक तालिका के नीचे देखें जो क्वांटम बिट्स की क्षमता को शास्त्रीय बिट्स के साथ उनके पत्राचार से संबंधित करती है:

क्वांटम बिट्स की मात्रा	क्लासिक बिट मिलान
१ qubit	2 बिट
२ qubits	4 बिट
१० qubits	१०२४ बिट्स
२० क्विट	1048576 बिट्स
64 qubits	1,84.10^19 बिट्स
512 qubits	1,34.10^154 बिट्स

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2019 क्वांटम प्रोसेसर

हाल ही में, Google शोधकर्ताओं ने दावा किया है कि वे यहां पहुंच गए हैं "क्वांटम वर्चस्व", क्योंकि वे 200 सेकंड में, दुनिया के सबसे उन्नत कंप्यूटर की गणना करने में सक्षम थे, शिखर सम्मेलन, IBM से, लगभग १०,००० वर्ष लगेंगे। शोधकर्ताओं द्वारा किए गए प्रयोग में लगभग 10. के अनुरूप 53 qubits का उपयोग किया गया था¹⁶ क्लासिक बिट्स, क्वांटम प्रोसेसर को पूरी तरह से काम करने के लिए, कंप्यूटर को बहुत कम तापमान, लगभग 20 mK (0.02 K) पर रखा गया था।

प्रयोग द्वारा प्राप्त परिणामों से पता चलता है कि इसके पीछे की अवधारणा मशीनमेंट्यूरिंग, कि सैद्धांतिक रूप से सार्वभौमिक है और किसी भी कम्प्यूटेशनल मॉडल का अनुकरण करने में सक्षम है, गलत हो सकता है। इसका कारण यह है कि ट्यूरिंग के सैद्धांतिक सेट पर आधारित शास्त्रीय कंप्यूटर प्रदर्शन करने में सक्षम नहीं हैं क्वांटम प्रोसेसर द्वारा किए गए कार्य, कम से कम समान गति से नहीं और न ही समान परिशुद्धता।

छवि क्रेडिट
[1] प्रकृति

राफेल हेलरब्रॉक द्वारा
भौतिक विज्ञान के अध्यापक

स्रोत: ब्राजील स्कूल - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/computacao-quantica.htm