क्वांटम कंप्यूटर यहाँ हैं। वे जटिल हैं और शायद आपके फोन को तेज नहीं बनायेंगे

क्वांटम कंप्यूटर्स हर समय और फिर ब्याज और चिंता की वस्तुओं के रूप में पॉप-अप करते हैं - ब्याज क्योंकि वे बिजली और चिंता की गणना में इतनी भारी वृद्धि करते हैं क्योंकि वे हमारी वर्तमान क्रिप्टोग्राफी को तोड़ सकते हैं। यह अब "अगर" का सवाल नहीं है, लेकिन "कब"। पहला कामकाजी मॉडल 1 99 8 में दिखाई दिया, लेकिन पिछले कुछ वर्षों में बिजली में भारी वृद्धि देखी गई है। यदि आप चाहते हैं, तो आप अभी इंटरनेट के माध्यम से आईबीएम की क्वांटम मशीनों में से एक तक पहुंच सकते हैं।

कैच? क्वांटम कंप्यूटर अभी तक बहुत उपयोगी नहीं हैं। उन्हें वर्तमान में कार्य करने के लिए कुछ उच्च श्रेणी के वैज्ञानिक उपकरण की आवश्यकता होती है, जो निर्माण और रखरखाव के लिए महंगे हैं, और विशिष्ट कार्यों में केवल अच्छे हैं। निचली पंक्ति यह है कि क्वांटम कंप्यूटर लगभग अद्भुत वैज्ञानिक मशीन होने के बिंदु पर हैं, लेकिन वे वास्तव में इंटरनेट सर्वरों से आपकी आंखों पर बिल्ली चित्रों की डिलीवरी को तेज नहीं कर सकते हैं।

"1 9 40 के दशक में, शोधकर्ता सिर्फ यह खोज रहे थे कि वैक्यूम ट्यूबों को सरल स्विच के रूप में कैसे उपयोग किया जाए। ... ये स्विच तब लॉजिक गेट्स बना सकते हैं, जिन्हें पहले लॉजिक सर्किट बनाने के लिए एक साथ जोड़ा जा सकता है। यही वह जगह है जहां हम क्वांटम प्रोसेसर के साथ हैं। हमने सत्यापित किया है कि सभी घटक काम करते हैं। अगला कदम सबसे छोटा, अभी तक का सबसे दिलचस्प सर्किट संभव है। "- जुंग्संग किम, ड्यूक विश्वविद्यालय

बहुत लंबा, पढ़ा नहीं था

क्वांटम कंप्यूटर जटिल हैं, इसलिए यदि आप विवरण में शामिल किए बिना विचार प्राप्त करना चाहते हैं, तो यह आपके लिए है।

• परंपरागत प्रोसेसर बहुत सारे छोटे हिस्सों के साथ काम करते हैं जिन्हें 0 या 1 स्थिति में "फ़्लिप" किया जा सकता है।
• सुपरपोजिशन: एक "श्रोडिंगर की बिल्ली" परिदृश्य: जब तक यह देखा जाता है तब तक कई राज्यों में कुछ मौजूद हो सकता है। क्वांटम कंप्यूटर्स के लिए इसका मतलब है कि यह एक या दूसरे होने के लिए कहा जाता है जब तक यह 0 और 1 को एक साथ स्टोर नहीं कर सकता है।
• क्वांटम उलझन: एक ऐसी संपत्ति जो क्वांटम कण एक-दूसरे से बात करती है - कई मील की दूरी पर भी, एक कण में किए गए किसी भी बदलाव से दूसरे को भी प्रभावित किया जाएगा। यह क्वांटम कंप्यूटर्स को "सुपरपोशन" चिप्स को गतिशील रूप से गति और संग्रहण स्थान में वृद्धि करने देता है। दो बाइट निम्न में से केवल एक को स्टोर कर सकते हैं: 0-0, 0-1, 1-0, या 1-1। दो qubits उन सभी को स्टोर कर सकते हैं।
• Qubits: परंपरागत कंप्यूटर बिट्स और बाइट्स का उपयोग करें; क्वांटम कंप्यूटर qubits का उपयोग करें। ये वे चीजें हैं जो विमान पर 0 और 1 के बीच मौजूद हैं, और वे सभी जो उलझाने और चिप्स पर डालने की कोशिश कर रहे हैं।
• क्वांटम कंप्यूटर दिन-प्रतिदिन कंप्यूटिंग चीजों के लिए बहुत उपयोगी नहीं हैं, लेकिन वे कुछ जटिल सामग्री में बेहद अच्छे होने जा रहे हैं।

पारंपरिक प्रोसेसर

आपके कंप्यूटर में इंटेल या एएमडी चिप जैसी परंपरागत प्रोसेसर, अनिवार्य रूप से कैलकुलेटर हैं जो तार्किक मार्गों का पालन करते हैं - उन्हें कुछ डेटा और निर्देशों का एक सेट मिलता है जो उन्हें बताते हैं कि क्या करना है (गणित, जोड़ना / गुणा करना; तर्क, जैसे और / नहीं) । वे ऑपरेशन करते हैं और परिणाम कहीं और संग्रहीत करने के लिए भेजते हैं। यह इतना आसान है, एक इनपुट / संख्या में जाता है, और एक आउटपुट आता है; अगर यह अमूर्त लगता है, तो बस एक ब्लैक बॉक्स की कल्पना करें जो निर्देश और सामग्री लेती है और उत्पाद को थूकती है। यदि आपके पास 2.4 गीगाहर्ट्ज प्रोसेसर है, तो आपका कंप्यूटर प्रति सेकंड 2.4 बिलियन ऑपरेशन कर रहा है। प्रति सेकंड आपके प्रोसेसर से जितनी अधिक संख्याएं मिल सकती हैं, तेज़ी से आपके प्रोग्राम निष्पादित होंगे।

हार्डवेयर स्तर पर, प्रोसेसर लाखों या यहां तक ​​कि अरबों ट्रांजिस्टर से बने होते हैं, जो अनिवार्य रूप से छोटे छोटे स्विच होते हैं जिन्हें लगातार दो गुना किया जाता है (वे स्थानांतरित नहीं होते हैं, बस अपने विद्युत चार्ज राज्यों को बदलते हैं) दो राज्यों में से एक का प्रतिनिधित्व करने के लिए: 0 या 1. इन्हें चिप पर लॉजिक गेट्स, कैश और अन्य फैंसी चीजों में व्यवस्थित किया जाता है, लेकिन केवल एक चीज जिसे हम जानना चाहते हैं यह है कि ट्रांजिस्टर के पास केवल दो संभावित राज्य होते हैं: वे हमेशा 0 या 1 पर सेट होते हैं, जिससे एक गणना की अनुमति मिलती है एक समय में किया जाना चाहिए।

सारांशित करने के लिए: पारंपरिक प्रोसेसर कुछ पैटर्न में व्यवस्थित लाखों / अरबों ट्रांजिस्टर का उपयोग करके बहुत जल्द बहुत ही सरल संचालन करते हैं और निर्देशों के आधार पर 0 या 1 पर सेट होते हैं।

श्रोडिंगर की बिल्ली और सुपरपोजिशन

सीधे पागल और बोल्ट में जाने के बजाय, कुछ सुंदर बाहर भौतिकी के साथ शुरू करना सबसे अच्छा है। (चिंता मत करो; कोई गणित नहीं है।)

श्रोडिंगर की बिल्ली क्वांटम भौतिकी के सबसे प्रसिद्ध उदाहरणों में से एक है, और यह "superposition" के विचार से संबंधित है। यह बहुत आसान है: एक वैज्ञानिक के अंदर एक बिल्ली के साथ एक बॉक्स है। बिल्ली मरने का 50% मौका है। (इस चित्रण के निर्माण में कोई बिल्लियों को नुकसान नहीं पहुंचाया गया था।) वैज्ञानिक ने बॉक्स नहीं खोला है, इसलिए वह नहीं जानता कि बिल्ली जिंदा है या मृत है या नहीं।

एक उद्देश्य दृष्टिकोण से, बिल्ली या तो मृत या जीवित होना चाहिए, लेकिन क्वांटम भौतिकी दृष्टिकोण से, दोनों सच हैं, कम से कम बॉक्स खोले जाने तक। क्यूं कर? क्योंकि (हमारे उद्देश्यों के लिए, कम से कम; इस तक पहुंचने के कई अलग-अलग तरीके हैं) वैज्ञानिक की प्रसंस्करण इकाई (उसका मस्तिष्क) यह नहीं जानता कि इसका जवाब क्या है कि यह एक जीवित या मृत बिल्ली हो सकता है। सिद्धांत रूप में, वैज्ञानिक दोनों संभावनाओं के लिए तैयार है, इसलिए जब वह बॉक्स खोलता है, तो उसका दिमाग इनपुट प्राप्त करता है (बिल्ली जीवित है!) और पूर्ववर्ती उत्पादन (राहत, संभवतः) उत्पन्न करता है।

"न केवल ब्रह्मांड अजनबी है जो हम सोचते हैं, यह अजनबी है जितना हम सोच सकते हैं।" - वर्नर हेइजेनबर्ग

यह superposition है : विचार है कि कई राज्यों में कुछ मौजूद है जब तक यह मनाया, मापा, या अन्यथा कार्य किया जाता है। क्वांटम कंप्यूटर पर यह कैसे लागू होता है? बस एक प्रोसेसर (रूपक रूप से) के साथ वैज्ञानिक के मस्तिष्क को प्रतिस्थापित करें: यह पहले से ही विभिन्न संभावनाओं को जानता है (निर्देश या तो 0 या 1 के लिए हो सकता है), और यह एक ही समय में सभी संभावनाओं को संग्रहित कर रहा है। जब आउटपुट की बात आती है, हालांकि, यह एक सामान्य प्रोसेसर की तरह 0 या 1 आउटपुट करता है। सभी संभावनाएं एक साथ मौजूद हो सकती हैं, लेकिन केवल एक आउटपुट उभर सकता है। यह केवल दो संख्याओं के साथ विशेष रूप से उपयोगी नहीं है, लेकिन एक बार जब आप इसे उस बिंदु तक स्केल करते हैं जहां क्वांटम कंप्यूटर एक समय में अरबों संभावनाओं की गणना कर सकते हैं, तो संभावित स्पष्ट होना शुरू हो जाता है।

एक समानता के रूप में, हवा में एक सिक्का फेंकने की कल्पना करो। जबकि यह उड़ रहा है, यह लगातार सिर, पूंछ, और दोनों सिर और पूंछ के रूप में सिर और पूंछ के बीच घूर्णन कर रहा है। यही एक क्वांटम कंप्यूटर का प्रोसेसर कर रहा है, और यही कारण है कि यह तुरंत हर संभावित परिणाम की गणना कर सकता है।

बहुत नाजुक स्थिति

चीजें यहां वास्तव में दिलचस्प हो रही हैं। यह पता चला है कि क्वांटम कण जोड़े में मौजूद हो सकते हैं और जोड़ी के प्रत्येक सदस्य दूसरे की दर्पण छवि है। यह "क्वांटम उलझन" है। अगर कण 1 के साथ कुछ होता है, तो कण 2 में एक विपरीत परिवर्तन होगा। आइंस्टीन ने इस संपत्ति को कितना अजीब बताया है, इस वजह से "दूरी पर डरावनी कार्रवाई" कहा जाता है। सैन्य शोधकर्ता भी रडार को बदलने के लिए इसका उपयोग कर प्रयोग कर रहे हैं - बस एक उलझन वाली जोड़ी के आधे हिस्से को आकाश में आग लगाना और देखें कि क्या यह एक विमान को मारने के लिए यहां अपने साथी के साथ क्या होता है।

"अगर क्वांटम यांत्रिकी ने आपको गहराई से चौंका दिया नहीं है, तो आप इसे अभी तक समझ में नहीं आये हैं।" - नील्स बोहर

यह आपके सिर को चारों ओर लाने के लिए थोड़ा सा झुकाव है, इसलिए यह कहने के लिए पर्याप्त है कि क्वांटम कंप्यूटर जटिलता के स्तर को तेजी से बढ़ाने के लिए एकाधिक "क्वांटम ट्रांजिस्टर" या "qubits" को जोड़ने के लिए उलझन का उपयोग कर सकते हैं। एक कंप्यूटर एक कक्षा के राज्य को देख सकता है और फिर यह पता लगा सकता है कि अन्य सभी क्या कर रहे हैं क्योंकि वे उलझन में हैं।

qubits

यह वह जगह है जहां हार्डवेयर आता है। क्यूबिट पारंपरिक कंप्यूटर बिट्स और बाइट्स की तरह हैं, क्वांटम सूचना भंडारण की सबसे बुनियादी इकाई। बड़ा अंतर यह है कि प्रत्येक कक्षा एक अर्थ में, 0 और 1 दोनों के रूप में मौजूद है, जिसे कंप्यूटर चिप्स पर कुछ अलग तरीकों से प्रतिलिपि बनाई जा सकती है, सुपरकॉल्डेड सुपरकंडक्टर्स से लेकर लेजर तक। अंतिम लक्ष्य वही है, यद्यपि: उस अजीब क्वांटम राज्य में मौजूद कुछ प्रकार का कण प्राप्त करें जहां यह दो चीजें एक साथ हो। उदाहरण के लिए, सुपरकोल्ड धातु की एक छोटी पट्टी बहुत कम प्रतिरोध के साथ इलेक्ट्रॉनों को उछाल सकती है, जिससे किसी राज्य में क्विबिट रखने के बजाए किसी भी राज्य की संभावना पैदा होती है।

एक अच्छा अगला कदम qubits को उलझाना है, जिसका अनिवार्य रूप से मतलब है कि आपको उन्हें एक ही आवृत्ति तक सिंक करने की आवश्यकता है ताकि वे एक साथ काम कर सकें। यह क्वांटम कंप्यूटर्स को बहुत अधिक शक्तिशाली बनाता है क्योंकि qubits उलझन में है जो आपको एक साथ काम करने की एक पूरी चिप देता है। अपने स्वयं के एक वर्ग पर काफी प्रभावशाली है, लेकिन यह कुछ भी रोमांचक नहीं करता है। जब यह किसी अन्य कक्षा के साथ उलझ जाता है, हालांकि, यह 2 ^ 2 संभावनाओं के साथ संयुक्त रूप से दोनों 0: 0-1, 0-1, 1-0, 1-1 के दोनों संभावित मूल्यों को संग्रहीत कर सकता है। यदि आप तीन qubits उलझन में हैं, तो अब आपके पास 2 ^ 3 संभावनाएं हैं (8)। जून 2018 के रूप में विश्व रिकॉर्ड चिप में 72 क्विब्ट हैं जो सिद्धांत रूप में एक सेकंड में कई सेकंड की गणना कर सकते हैं क्योंकि एक निजी कंप्यूटर एक हफ्ते में हो सकता है।

इसे थोड़ा आसान बनाने के लिए: यदि आप दो पारंपरिक बिट्स की तुलना दो क्विब्ट से करते हैं, तो सबसे अधिक ध्यान देने योग्य अंतर यह है कि दो बिट्स केवल 0-0, 0-1, 1-0, या 1-1 हो सकते हैं - बाइनरी का केवल एक संयोजन परिणाम है। हालांकि, दो qubits एक ही समय में उन चारों को स्टोर कर सकते हैं, और चूंकि वे तेजी से बढ़ते हैं, कुछ quits कुछ बिट्स की तुलना में बहुत दूर चला जाता है। 3 उलझन में 0-0-0, 0-0-1, 0-1-0, 0-1-1, 1-1-1, 1-1-0, 1-0-0, और 0- 1-0, साथ ही - एक समय में एक शक्ति को स्केलिंग करते रहें, और आप एक कंप्यूटर के साथ समाप्त हो जाते हैं जो कुछ जटिल जटिलताओं को स्टोर कर सकता है।

जल्द ही आ रहा है (कुछ विशिष्ट चीजों के लिए)

तो यह एक क्वांटम कंप्यूटर है: एक मशीन जो सभी उत्तरों को जानता है लेकिन केवल उस प्रश्न को पूरा करती है जो प्रश्न के साथ मेल खाती है। यह एक मस्तिष्क झुकने वाली मशीन है, लेकिन यह बनाया गया है, और यह इतनी जल्दी और बेहतर हो रहा है कि इसे जारी रखना मुश्किल हो। आप सोच रहे होंगे कि जब आप अपने कंप्यूटर में डरावनी विज्ञान से भरे छोटे उप-आर्कटिक फ्रीजर प्राप्त करने जा रहे हैं, और जवाब, दुर्भाग्यवश, जल्द ही नहीं है। यह कहना नहीं है कि यह कभी नहीं होगा, लेकिन अभी यह केवल प्रयोगशाला के अंदर ही काम कर सकता है, और आपके पांच साल के लैपटॉप शायद ज्यादातर चीजों पर क्वांटम कंप्यूटर को हरा सकते हैं। क्वांटम कंप्यूटर कुछ चीजों पर बहुत अच्छे होंगे, हालांकि, जैसे:

• एन्क्रिप्शन तोड़ना: एन्क्रिप्शन को तोड़ने के बारे में चिंतित होने के लिए आपको बिटकॉइन के मालिक होने की आवश्यकता नहीं है। यह इंटरनेट पर बहुत कुछ सब कुछ रखता है जो किसी भी व्यक्ति को खुले तौर पर पठनीय होने से रोकता है और देखना चाहता है। आपका वाई-फाई? को गोपित। क्रेडिट कार्ड? को गोपित। ब्रेकिंग आरएसए एन्क्रिप्शन सामान्य कंप्यूटरों के साथ असंभव माना जाता है, लेकिन ऐसा इसलिए है क्योंकि वे पर्याप्त तेज़ अनुमान नहीं लगा सकते हैं। क्वांटम कंप्यूटर अनुमान लगाने में अद्भुत हैं। सौभाग्य से, क्वांटम उलझन ऐसा लगता है जैसे यह चीजों को एन्क्रिप्ट करने का एक नया तरीका प्रदान कर सकता है।
• बड़ी मात्रा में डेटा खोजना: क्वांटम कंप्यूटर डेटा पर एक नज़र डाल सकते हैं, सभी उत्तरों को स्टोर कर सकते हैं, और तुरंत अपने प्रश्न का उत्तर दे सकते हैं। मान लें कि आपके पास संख्याओं की एक यादृच्छिक सूची है, और आप जानते हैं कि संख्या 1 9 3, 201 कहीं भी होती है। एक पारंपरिक कंप्यूटर को इसे खोजने के लिए सभी संख्याओं के माध्यम से चक्र करना पड़ता है, लेकिन क्वांटम कंप्यूटर जानता था कि यह पूछने से पहले यह कहां था।
• बेहद जटिल परिदृश्यों का मॉडलिंग: रासायनिक संरचनाएं, भौतिकी की समस्याएं, मौसम के बड़े पैमाने पर जटिल प्रणालियों का पूर्वानुमान, संभावित परिणामों के साथ - जहां क्वांटम कंप्यूटिंग चमकती है। क्योंकि यह एक ही समय में कई संभावित राज्यों में मौजूद हो सकता है, यह परिवर्तनीय भरे प्राकृतिक दुनिया की वास्तविक जटिलता को दोहरा सकता है (जो स्वयं क्वांटम राज्य में है)

"दस साल से भी कम समय में क्वांटम कंप्यूटर रोजमर्रा के कंप्यूटरों से बेहतर प्रदर्शन करना शुरू कर देंगे, जिससे कृत्रिम बुद्धि में सफलता, नई दवाइयों की खोज और उससे आगे की ओर बढ़ने की संभावना है। क्वांटम कंप्यूटरों द्वारा दी गई बहुत तेज कंप्यूटिंग शक्ति में पारंपरिक व्यवसायों को बाधित करने और हमारे साइबर सुरक्षा को चुनौती देने की क्षमता है। व्यवसायों को क्वांटम भविष्य के लिए तैयार होने की आवश्यकता है क्योंकि यह आ रहा है। "- जेरेमी ओ'ब्रायन, ब्रिस्टल विश्वविद्यालय

क्वांटम कंप्यूटर्स के रूप में वे वर्तमान में मौजूद हैं जैसे कि वे अधिकतर समस्या निवारण मशीनें, आपूर्ति श्रृंखलाओं को अनुकूलित करने, कृत्रिम बुद्धि को शक्ति देने, मौसम की भविष्यवाणी करने, शेयर बाजार खेलने आदि आदि होंगे। आईबीएम, इंटेल, डी-वेव, Google, और अन्य कंपनियां पहले से ही इन मशीनों के संस्करणों का उत्पादन कर रहे हैं और उन्हें अधिक व्यावहारिक और उपयोग करने के तरीकों का शोध कर रहे हैं।

हालांकि, एक महत्वपूर्ण बाधा यह है कि चूंकि कई संभावनाओं की गणना करने के लिए qubits बनाए जाते हैं, इसलिए क्वांटम कंप्यूटर कभी-कभी चीज़ें गलत करते हैं। शोधकर्ता इसे ठीक करने पर काम कर रहे हैं, लेकिन यह एक और कारण है कि आपके पास शायद आपके अधिक यांत्रिक (और इसलिए सटीक) प्रोसेसर को प्रतिस्थापित करने वाला क्वांटम कंप्यूटर नहीं होगा।

निष्कर्ष: भ्रम, लेकिन यह ठीक है

"यह माइक्रोसॉफ्ट का एक हिस्सा है, जहां उन्होंने स्लाइड्स लगाई जिन्हें मैं वास्तव में समझ में नहीं आता। मैं बहुत सारे भौतिकी और गणित के बहुत सारे जानता हूं। लेकिन एक जगह जहां वे स्लाइड डालते हैं और यह हाइरोग्लिफिक्स है, यह क्वांटम है। "- बिल गेट्स

इसमें आराम करें: अधिकांश लोगों को पता नहीं है कि उनके कंप्यूटर के अंदर की चीजें कैसे काम करती हैं, और यहां तक ​​कि जिन लोगों के पास कोई विचार है, वे शायद इसके बारे में सब कुछ नहीं समझते हैं। हमारे द्वारा किए जाने वाले तरीके के बारे में सबसे अच्छी बात यह है कि आपको यह समझने की ज़रूरत नहीं है कि आपका प्रोसेसर इसके साथ अद्भुत चीजें करने के लिए कैसे काम करता है, और यह क्वांटम कंप्यूटर के साथ भी सच होगा। मुख्य अंतर यह है कि जब आपका इंटेल i7 बहुत साफ है, तो इसके बारे में सीखने से आप वास्तविकता की प्रकृति पर सवाल नहीं उठाएंगे।