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क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए हम कितने करीब हैं?

क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए हम कितने करीब हैं?

दौड़ दुनिया के पहले सार्थक क्वांटम कंप्यूटर को बनाने के रास्ते पर है – एक जो विज्ञान के लिए लंबे समय से वादा की गई प्रौद्योगिकियों को चमत्कारी नई सामग्री बनाने में मदद करने के लिए प्रदान करेगा, लगभग पूर्ण सुरक्षा के साथ डेटा एन्क्रिप्ट करेगा, और पूर्वानुमान लगाएगा कि पृथ्वी का वातावरण कैसे ठीक से बदल जाएगा। इस तरह का कंप्यूटर शायद एक दशक से अधिक दूर है, लेकिन आईबीएम, माइक्रोसॉफ्ट, गूगल, इंटेल, और अन्य तकनीकी हैवीवेट द्वारा सांस के साथ हर छोटे, क्रमिक कदम का प्रचार किया जाता है। इनमें से किसी भी मील के पत्थर में एक प्रोसेसर चिप पर, एक क्वांटम कंप्यूटर में ज्ञान की मौलिक इकाई, कभी अधिक क्वांटम बिट्स, या क्वैबिंग भराई शामिल है। हालांकि, क्वांटम कम्प्यूटेशन की राह में, सबमैटीकल पार्टिकल की अधिक आवश्यकता होती है।

शास्त्रीय कंप्यूटिंग के साथ क्वांटम संगणना के विपरीत कैसे होता है?
एक विशिष्ट रूपक का उपयोग दोनों को समान करने के लिए एक सिक्का है। एक ट्रांजिस्टर पारंपरिक कंप्यूटिंग प्रोसेसर में ऊपर या नीचे जा रहा है, सिर या पूंछ। लेकिन अगर मैं आपसे पूछूं, जब यह घूम रहा है, अगर सिक्का सिर या पूंछ है, तो आप जवाब दे सकते हैं कि उत्तर दोनों है। यह वह है जो एक क्वांटम मशीन पर आधारित है। आपके पास एक क्वांटम बिट है जो समवर्ती 0 और 1 को दर्शाता है, पारंपरिक बिट के बजाय जो कि 0 या 1 है, इससे पहले कि क्वेट घूमना बंद कर देता है और आराम की स्थिति में आ जाता है।

एक क्वांटम मशीन के लिए, राज्य-स्थान, या संभावित विविधताओं की एक बड़ी संख्या को नमूना करने की क्षमता घातीय है। सिक्के के रूपक को आगे बढ़ाते हुए, कल्पना करें कि मुझे अपनी हथेली में दो सिक्के मिले हैं, और उसी समय, मैंने उन्हें हवा में चक दिया। वे चार संभावित राज्यों की सेवा करेंगे जब वे अभी भी घूम रहे हैं। अगर मैं तीन सिक्कों को हवा में उड़ाता हूं, तो आठ संभावित राज्य उनका प्रतिनिधित्व करेंगे। यदि मेरे पास 50 सिक्के थे और उन सभी को हवा में फेंक दिया और आपसे पूछा कि यह कितने राज्यों में काम करता है, तो आज दुनिया के सबसे बड़े सुपरकंप्यूटर के साथ, उत्तर अधिक राज्यों की तुलना में संभावित होगा। ब्रह्मांड में परमाणुओं की तुलना में तीन सौ सिक्कों में अधिक राज्य हो सकते हैं, जो कि तुलनात्मक रूप से छोटी संख्या भी है।

क्‍यूं क्‍यों इतने नाज़ुक हैं?

सच्चाई यह है कि, चाहे वह सिर या पूंछ हो, सिक्के, या चौकियां, अनिवार्य रूप से कताई बंद कर देती हैं और एक विशिष्ट अवस्था में गिर जाती हैं। क्वांटम गणना के लिए, उद्देश्य उन्हें कई राज्यों के सुपरपोजिशन में लंबे समय तक घूमते रहना है। कल्पना कीजिए कि मेरे पास एक मेज पर सिक्का फहरा रहा है, और वहां कोई मेज हिला रहा है। यह सिक्के को और तेज़ी से गिराने का कारण बन सकता है। शोर, तापमान में बदलाव, बिजली के उतार-चढ़ाव, या कंपन सभी एक qubit की गतिविधि के साथ बातचीत करेंगे और इसके कारण अपने रिकॉर्ड खो देंगे। उन्हें बहुत ठंडा रखना, उन प्रकार के क्वैबिट्स को स्थिर करने का एक तरीका है। हमारी क्वैब्स 55-गैलन ड्रम कमजोर पड़ने वाले रेफ्रिजरेटर में चलती हैं और उन्हें पूर्ण शून्य (लगभग -273 डिग्री सेल्सियस) से ऊपर एक डिग्री के अंश को ठंडा करने के लिए एक विशेष हीलियम आइसोटोप का उपयोग करती हैं। हमारी क्वांटिटी एक कमजोर पड़ने वाले फ्रिज में काम करती हैं।

इन क्वांटम चिप्स को बनाना पहला कदम है। उसी समय, एक सुपर कंप्यूटर पर, हमने वास्तव में एक सिम्युलेटर बनाया था। जब हम इंटेल क्वांटम सिम्युलेटर चलाते हैं, तो 42 ट्रिब्यूटर्स को अनुकरण करने के लिए पांच ट्रिलियन ट्रांजिस्टर जैसा कुछ भी होता है। व्यावसायिक महत्व को प्राप्त करने के लिए, यह संभवतः एक मिलियन या अधिक की मात्रा में ले जाएगा, लेकिन इस तरह के एक सिम्युलेटर के साथ शुरुआत करके, आप अपने बुनियादी वास्तुकला, संकलक और एल्गोरिदम विकसित कर सकते हैं।

हालाँकि, एक बार जब हमारे पास भौतिक उपकरण हैं जो सौ से एक हज़ार की संख्या में हैं, तो यह ठीक-ठीक पता नहीं है कि हम किस प्रकार के सॉफ़्टवेयर या एप्लिकेशन चलाएंगे। डिवाइस के आकार को बढ़ाने के लिए, दो रास्ते हैं: एक अतिरिक्त क्वाइब जोड़ना है जो अधिक भौतिक स्थान लेगा। बात यह है कि, अगर हमारा लक्ष्य एक मिलियन-क्लेबिट मशीन प्राप्त करना है, तो स्केलिंग के मामले में, गणित उतना अच्छा काम नहीं करता है। दूसरा रास्ता एकीकृत सर्किट के आंतरिक आयामों को छोटा करना है, लेकिन एक अतिचालक संरचना के साथ जो बड़ा प्रतीत होता है, वह समाधान असंभव है।

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