हाल के वर्षों में, क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र में तेजी से विकास हो रहा है तकनीकी प्रगति और बड़े पैमाने पर निवेश नियमित रूप से समाचार बना रहे हैं।
संयुक्त राष्ट्र ने नामित किया है 2025 क्वांटम विज्ञान और प्रौद्योगिकी के अंतर्राष्ट्रीय वर्ष के रूप में.
दांव ऊंचे हैं – क्वांटम कंप्यूटर होने का मतलब आज की तुलना में जबरदस्त डेटा प्रोसेसिंग शक्ति तक पहुंच होगी। वे आपके सामान्य कंप्यूटर की जगह नहीं लेंगे, लेकिन इस तरह की अद्भुत कंप्यूटिंग शक्ति होने से चिकित्सा, रसायन विज्ञान, सामग्री विज्ञान और अन्य क्षेत्रों में प्रगति होगी।
इसलिए इसमें कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि क्वांटम कंप्यूटिंग तेजी से एक वैश्विक दौड़ बन रही है, और दुनिया भर के निजी उद्योग और सरकारें दुनिया का पहला पूर्ण पैमाने का क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए दौड़ रही हैं। इसे प्राप्त करने के लिए, सबसे पहले हमें स्थिर और स्केलेबल क्वांटम प्रोसेसर या चिप्स की आवश्यकता है।
क्वांटम चिप क्या है?
रोजमर्रा के कंप्यूटर – आपके लैपटॉप की तरह – क्लासिकल कंप्यूटर हैं। वे बाइनरी नंबर या बिट्स के रूप में जानकारी संग्रहीत और संसाधित करते हैं। एक एकल बिट 0 या 1 का प्रतिनिधित्व कर सकता है।
इसके विपरीत, क्वांटम चिप की मूल इकाई एक क्वाइट है। एक क्वांटम चिप कई क्वबिट से बनी होती है। ये आम तौर पर इलेक्ट्रॉन या फोटॉन जैसे उप-परमाणु कण होते हैं, जिन्हें विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों (नियंत्रण संकेतों के रूप में जाना जाता है) द्वारा नियंत्रित और संचालित किया जाता है।
बिट के विपरीत, क्विबिट को 0, 1 या दोनों के संयोजन की स्थिति में रखा जा सकता है, जिसे “सुपरपोज़िशन स्थिति” के रूप में भी जाना जाता है। यह विशिष्ट गुण क्वांटम प्रोसेसर को सबसे शक्तिशाली शास्त्रीय कंप्यूटर की तुलना में बहुत बड़े डेटा सेट को तेजी से संग्रहीत और संसाधित करने की अनुमति देता है।
क्यूबिट बनाने के विभिन्न तरीके हैं – कोई सुपरकंडक्टिंग डिवाइस, अर्धचालक, फोटोनिक्स (प्रकाश) या अन्य तरीकों का उपयोग कर सकता है। प्रत्येक विधि के अपने फायदे और नुकसान हैं।
कंपनियों को पसंद है आईबीएम, गूगल और QueRa सभी के पास 2030 तक क्वांटम प्रोसेसर को बड़े पैमाने पर बढ़ाने का रोडमैप है।
सेमीकंडक्टर्स का उपयोग करने वाले उद्योग के खिलाड़ी हैं इंटेल और ऑस्ट्रेलियाई कंपनियाँ पसंद करती हैं डिराक और एस क्यु सी. प्रमुख फोटोनिक क्वांटम कंप्यूटर डेवलपर्स में शामिल हैं साईक्वांटम और ज़ानाडू.
क्यूबिट्स: गुणवत्ता बनाम मात्रा
क्वांटम चिप में कितने क्यूबिट हैं यह वास्तव में इससे कम महत्वपूर्ण है गुणवत्ता क्वैबिट का.
हजारों निम्न-गुणवत्ता वाले क्वैबिट से बनी क्वांटम चिप कोई भी उपयोगी कम्प्यूटेशनल कार्य करने में असमर्थ होगी।
तो, गुणवत्तापूर्ण क्वैबिट का क्या मतलब है?
क्यूबिट अवांछित गड़बड़ी के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं, जिन्हें त्रुटियों या शोर के रूप में भी जाना जाता है। यह शोर कई स्रोतों से आ सकता है, जिसमें विनिर्माण प्रक्रिया में खामियां, नियंत्रण सिग्नल के मुद्दे, तापमान में बदलाव, या यहां तक कि क्वबिट के पर्यावरण के साथ बातचीत भी शामिल है।
त्रुटियों की संभावना होने से क्वबिट की विश्वसनीयता कम हो जाती है, जिसे निष्ठा के रूप में जाना जाता है। जटिल कम्प्यूटेशनल कार्यों को करने के लिए क्वांटम चिप को लंबे समय तक स्थिर रहने के लिए, इसे उच्च-निष्ठा वाले क्वैबिट की आवश्यकता होती है।
जब शोधकर्ता विभिन्न क्वांटम चिप्स के प्रदर्शन की तुलना करते हैं, तो क्विबिट फ़िडेलिटी उनके द्वारा उपयोग किए जाने वाले महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक है।
हम त्रुटियों को कैसे सुधारें?
सौभाग्य से, हमें पूर्ण क्वैबिट बनाने की आवश्यकता नहीं है।
पिछले 30 वर्षों में, शोधकर्ताओं ने सैद्धांतिक तकनीकों को डिज़ाइन किया है जो एक अमूर्त “तार्किक क्वबिट” को एनकोड करने के लिए कई अपूर्ण या कम-निष्ठा वाले क्वैबिट का उपयोग करते हैं। एक तार्किक क्वबिट त्रुटियों से सुरक्षित रहता है और इसलिए, इसमें बहुत उच्च निष्ठा होती है। एक उपयोगी क्वांटम प्रोसेसर कई तार्किक क्वैबिट पर आधारित होगा।
लगभग सभी प्रमुख क्वांटम चिप डेवलपर अब इन सिद्धांतों को व्यवहार में ला रहे हैं, अपना ध्यान क्वैबिट से तार्किक क्वैबिट पर स्थानांतरित कर रहे हैं।
2024 में, कई क्वांटम कंप्यूटिंग शोधकर्ताओं और कंपनियों ने क्वांटम त्रुटि सुधार पर काफी प्रगति की गूगल, QueRa, आईबीएम और सीएसआईआरओ.
100 से अधिक क्यूबिट वाले क्वांटम चिप्स पहले से ही उपलब्ध हैं। उनका उपयोग दुनिया भर के कई शोधकर्ताओं द्वारा यह मूल्यांकन करने के लिए किया जा रहा है कि क्वांटम कंप्यूटर की वर्तमान पीढ़ी कितनी अच्छी है और उन्हें भविष्य की पीढ़ियों में कैसे बेहतर बनाया जा सकता है।
अभी के लिए, डेवलपर्स ने केवल सिंगल लॉजिकल क्वैबिट बनाए हैं। यह पता लगाने में कुछ साल लगने की संभावना है कि कई तार्किक क्वैबिट को एक क्वांटम चिप में कैसे रखा जाए जो सुसंगत रूप से काम कर सके और जटिल वास्तविक दुनिया की समस्याओं को हल कर सके।
क्वांटम कंप्यूटर किसके लिए उपयोगी होंगे?
एक पूरी तरह कार्यात्मक क्वांटम प्रोसेसर बेहद जटिल समस्याओं को हल करने में सक्षम होगा। इससे हो सकता है क्रांतिकारी प्रभाव में अनुसंधान के कई क्षेत्रप्रौद्योगिकी और अर्थव्यवस्था।
क्वांटम कंप्यूटर हमें नई दवाओं की खोज में मदद कर सकते हैं अग्रिम चिकित्सा अनुसंधान नैदानिक परीक्षण डेटा या आनुवंशिकी में नए कनेक्शन ढूंढकर जिनके लिए वर्तमान कंप्यूटरों में पर्याप्त प्रसंस्करण शक्ति नहीं है।
वे विभिन्न प्रणालियों की सुरक्षा में भी काफी सुधार कर सकते हैं कृत्रिम बुद्धिमत्ता एल्गोरिदम का उपयोग करेंजैसे कि बैंकिंग, सैन्य लक्ष्यीकरण और स्वायत्त वाहन, कुछ के नाम।
यह सब हासिल करने के लिए, हमें सबसे पहले एक मील के पत्थर तक पहुंचने की जरूरत है जिसे क्वांटम सर्वोच्चता के रूप में जाना जाता है – जहां एक क्वांटम प्रोसेसर एक समस्या का समाधान करता है जिसे करने में एक शास्त्रीय कंप्यूटर को अव्यवहारिक समय लगेगा।
पिछले साल के अंत में, Google की क्वांटम चिप विलो आखिरकार क्वांटम सर्वोच्चता का प्रदर्शन किया एक काल्पनिक कार्य के लिए – एक कम्प्यूटेशनल समस्या जिसे शास्त्रीय सुपर कंप्यूटरों के लिए कठिन लेकिन उनके काम करने के अलग तरीके के कारण क्वांटम प्रोसेसर के लिए आसान बनाया गया है।
हालाँकि इसने वास्तविक दुनिया की उपयोगी समस्या का समाधान नहीं किया, फिर भी यह एक उल्लेखनीय उपलब्धि है और सही दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है जिसमें वर्षों का अनुसंधान और विकास हुआ है। आख़िरकार दौड़ने के लिए सबसे पहले चलना सीखना होगा।
2025 और उससे आगे के लिए क्षितिज पर क्या है?
अगले कुछ वर्षों में, क्वांटम चिप्स का दायरा बढ़ता रहेगा। महत्वपूर्ण बात यह है कि क्वांटम प्रोसेसर की अगली पीढ़ी तार्किक क्वैबिट पर आधारित होगी, जो तेजी से उपयोगी कार्यों से निपटने में सक्षम होगी।
जबकि क्वांटम हार्डवेयर (यानी, प्रोसेसर) तीव्र गति से प्रगति कर रहा है, हम क्वांटम सॉफ्टवेयर और एल्गोरिदम के क्षेत्र में भारी मात्रा में अनुसंधान और विकास को भी नजरअंदाज नहीं कर सकते हैं।
सामान्य कंप्यूटरों पर क्वांटम सिमुलेशन का उपयोग करके, शोधकर्ता विभिन्न क्वांटम एल्गोरिदम का विकास और परीक्षण कर रहे हैं। जब क्वांटम हार्डवेयर पकड़ में आ जाएगा तो यह क्वांटम कंप्यूटिंग को उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए तैयार कर देगा।
पूर्ण पैमाने पर क्वांटम कंप्यूटर बनाना एक कठिन कार्य है। इसके लिए कई मोर्चों पर एक साथ प्रगति की आवश्यकता होगी, जैसे चिप पर क्यूबिट की संख्या बढ़ाना, क्यूबिट की निष्ठा में सुधार, बेहतर त्रुटि सुधार, क्वांटम सॉफ्टवेयर, क्वांटम एल्गोरिदम और क्वांटम कंप्यूटिंग के कई अन्य उप-क्षेत्र।
वर्षों के उल्लेखनीय मूलभूत कार्य के बाद, हम उम्मीद कर सकते हैं कि 2025 उपरोक्त सभी में नई सफलताएँ लाएगा।
यह लेख क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत द कन्वर्सेशन से पुनः प्रकाशित किया गया है। मूल लेख पढ़ें यहाँ.
प्रकाशित – 09 जनवरी, 2025 05:04 अपराह्न IST
