Quant क्वांटम प्रोसेसर क्या है और यह कैसे काम करता है?

आप सोच रहे होंगे कि क्वांटम प्रोसेसर क्या है और यह कैसे काम करता है ? इस लेख में हम इस दुनिया में तल्लीन करेंगे और इस अजीब के बारे में और जानने की कोशिश करेंगे कि शायद एक दिन हमारे खूबसूरत आरजीबी चेसिस का हिस्सा होगा, क्वांटम।

सूचकांक को शामिल करता है

इस जीवन में सब कुछ की तरह, आप या तो अनुकूलन करते हैं या मर जाते हैं। और यह ठीक वैसा ही है जैसा कि प्रौद्योगिकी के साथ होता है और जीवित प्राणियों के रूप में लाखों वर्षों की श्रेणी में नहीं, बल्कि कुछ वर्षों या महीनों में होता है। प्रौद्योगिकी एक तीव्र गति से आगे बढ़ रही है और बड़ी कंपनियां अपने इलेक्ट्रॉनिक घटकों में लगातार नवाचार कर रही हैं। पर्यावरण की रक्षा के लिए अधिक शक्ति और कम खपत वे परिसर हैं जो आज फैशनेबल हैं। हम एक ऐसे बिंदु पर पहुँच गए हैं जहाँ एकीकृत परिपथों का लघुकरण लगभग भौतिक सीमा तक पहुँच रहा है। इंटेल का कहना है कि यह 5nm होगा, इससे परे कोई वैध मूर का कानून नहीं होगा। लेकिन एक और आंकड़ा ताकत हासिल करता है, और यह क्वांटम प्रोसेसर है । जल्द ही हम इसके सभी लाभों की व्याख्या करना शुरू करते हैं।

एक अग्रदूत के रूप में आईबीएम के साथ, माइक्रोसॉफ्ट, गूगल, इंटेल और नासा जैसी प्रमुख कंपनियां पहले से ही एक लड़ाई में आगे बढ़ी हैं जो यह देखने के लिए कि सबसे विश्वसनीय और शक्तिशाली क्वांटम प्रोसेसर का निर्माण कौन कर सकता है। और यह निश्चित रूप से निकट भविष्य है। हम देखते हैं कि यह क्वांटम प्रोसेसर क्या है

क्या हमें क्वांटम प्रोसेसर की जरूरत है

वर्तमान प्रोसेसर ट्रांजिस्टर पर आधारित हैं। ट्रांजिस्टर के संयोजन का उपयोग करके, उनके माध्यम से प्रवाहित होने वाले विद्युत संकेतों को संसाधित करने के लिए तर्क द्वार बनाए जाते हैं। यदि हम तार्किक द्वारों की श्रृंखला में शामिल होते हैं तो हम एक प्रोसेसर प्राप्त करेंगे।

समस्या तब इसकी मूल इकाई, ट्रांजिस्टर में है। यदि हम इनको छोटा करते हैं, तो हम एक स्थान पर अधिक जगह रख सकते हैं, और अधिक प्रसंस्करण शक्ति प्रदान कर सकते हैं। लेकिन निश्चित रूप से, इस सब के लिए एक भौतिक सीमा है, जब हम ट्रांजिस्टर इतने छोटे तक पहुंचते हैं कि वे नैनोमीटर के क्रम में होते हैं, तो हम इलेक्ट्रॉनों के लिए समस्या पाते हैं जो इसे सही ढंग से करने के लिए उनके अंदर घूमते हैं। एक संभावना है कि ये अपने चैनल से बाहर निकल जाएंगे, ट्रांजिस्टर के भीतर अन्य तत्वों से टकराएंगे और चेन फेल हो जाएंगे।

और यह वास्तव में समस्या है, कि हम वर्तमान में क्लासिक ट्रांजिस्टर का उपयोग करके प्रोसेसर के निर्माण के लिए सुरक्षा और स्थिरता की सीमा तक पहुंच रहे हैं।

क्वांटम कंप्यूटिंग

पहली बात हमें यह जानना है कि क्वांटम कंप्यूटिंग क्या है, और इसे समझाना आसान नहीं है। यह अवधारणा जिसे हम आज के शास्त्रीय कंप्यूटिंग के रूप में जानते हैं, जो तार्किक श्रृंखला बनाने के लिए विद्युत आवेग के बिट्स, या "0" (0.5 वोल्ट) और "1" (3 वोल्ट) के बाइनरी स्टेट्स का उपयोग करता है, से प्रस्थान करता है। कम्प्यूटेशनल जानकारी।

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इसके भाग के लिए क्वांटम कंप्यूटिंग क्रियात्मक जानकारी को संदर्भित करने के लिए क्वबिट या क्यूबिट शब्द का उपयोग करता है। एक qubit में न केवल दो राज्य होते हैं जैसे 0 और 1, बल्कि यह एक साथ 0 और 1 या 1 और 0 युक्त भी सक्षम है, अर्थात इसमें एक ही समय में ये दोनों राज्य हो सकते हैं। इसका तात्पर्य यह है कि हमारे पास एक ऐसा तत्व नहीं है जो असतत मान 1 या 0 लेता है, लेकिन, क्योंकि इसमें दोनों अवस्थाएँ हो सकती हैं, इसकी एक निरंतर प्रकृति है और इसके भीतर, कुछ अवस्थाएँ जो अधिक और कम स्थिर होंगी।

अधिक जानकारी को संसाधित किया जा सकता है

संक्षेप में दो से अधिक राज्यों और एक ही समय में इनमें से कई की क्षमता रखने के लिए, इसकी शक्ति निहित है। हम एक साथ और कम समय में अधिक गणना करने में सक्षम हो सकते हैं। अधिक जानकारी जितनी अधिक संसाधित की जा सकती है, इस अर्थ में यह पारंपरिक सीपीयू के समान है।

क्वांटम कंप्यूटर कैसे काम करता है

ऑपरेशन क्वांटम कानूनों पर आधारित है जो क्वांटम प्रोसेसर बनाने वाले कणों को नियंत्रित करते हैं। सभी कणों में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के अलावा इलेक्ट्रॉन होते हैं। यदि हम एक माइक्रोस्कोप लेते हैं और इलेक्ट्रॉन कणों का प्रवाह देखने को मिलता है, तो हम देख सकते हैं कि उनका व्यवहार तरंगों के समान है। एक लहर की विशेषता यह है कि यह पदार्थ के परिवहन के बिना ऊर्जा का एक परिवहन है, उदाहरण के लिए, ध्वनि, वे कंपन हैं जो हम नहीं देख सकते हैं, लेकिन हम जानते हैं कि वे हवा के माध्यम से यात्रा करते हैं जब तक कि वे हमारे कान तक नहीं पहुंचते।

खैर, इलेक्ट्रॉन्स वे कण होते हैं जो या तो एक कण के रूप में या एक तरंग के रूप में व्यवहार करने में सक्षम होते हैं और यही कारण है कि राज्य ओवरलैप करते हैं और 0 और 1 एक ही समय में हो सकते हैं। यह ऐसा है जैसे कि किसी वस्तु की परछाई का अनुमान लगाया गया हो, एक कोण पर हम एक आकार और दूसरे में एक दूसरे को पाते हैं। दो का संयोजन भौतिक वस्तु का आकार बनाता है।

इसलिए दो मूल्यों 1 या 0 के बजाय जिन्हें हम बिट्स के रूप में जानते हैं, जो विद्युत वोल्टेज पर आधारित हैं, यह प्रोसेसर क्वांटा नामक अधिक राज्यों के साथ काम करने में सक्षम है। एक क्वांटम, एक न्यूनतम मान को मापने के अलावा, जो एक परिमाण (उदाहरण के लिए 1 वोल्ट) ले सकता है, यह उस छोटी से छोटी भिन्नता को मापने में भी सक्षम है, जो इस पैरामीटर को एक राज्य से दूसरे राज्य में गुजरते समय अनुभव कर सकते हैं (उदाहरण के लिए, आकृति को अंतर करने में सक्षम होना। एक वस्तु के साथ एक साथ दो साये)।

हमारे पास एक ही समय में 0, 1 और 0 और 1 हो सकते हैं, यानी बिट्स एक-दूसरे के ऊपर सुपरिंपोज होते हैं

स्पष्ट होने के लिए, हमारे पास 0, 1 और 0 और 1 एक ही समय पर हो सकते हैं, अर्थात बिट्स एक-दूसरे के ऊपर सुपरिंपोज किए जाते हैं। जितनी अधिक मात्राएँ, उतनी अधिक बिट्स हम एक दूसरे के ऊपर रख सकते हैं और फिर अधिक मान हम एक साथ हो सकते हैं। इस तरह, 3-बिट प्रोसेसर में, हमें उन कार्यों को करना होगा जिनमें इन 8 मूल्यों में से एक है, लेकिन एक समय में एक से अधिक नहीं। दूसरी ओर, 3 क्विट प्रोसेसर के लिए हमारे पास एक कण होगा जो एक बार में आठ राज्यों को ले सकता है और फिर हम एक साथ आठ ऑपरेशनों के साथ कार्य करने में सक्षम होंगे

हमें एक विचार देने के लिए, वर्तमान में बनाई गई सबसे शक्तिशाली प्रोसेसर इकाई में 10 टेरफ्लोप्स की क्षमता है या प्रति सेकंड 10 बिलियन फ्लोटिंग पॉइंट ऑपरेशन क्या है। एक 30-qubit प्रोसेसर एक ही संख्या में संचालन करने में सक्षम होगा। आईबीएम में पहले से ही 50-बिट क्वांटम प्रोसेसर है और हम अभी भी इस तकनीक के प्रायोगिक चरण में हैं। कल्पना करें कि हम कितनी दूर जा सकते हैं, क्योंकि आप देख सकते हैं कि प्रदर्शन एक सामान्य प्रोसेसर की तुलना में बहुत अधिक है। जैसे-जैसे क्वांटम प्रोसेसर की मात्रा बढ़ती जाती है, वैसे-वैसे यह काम तेजी से बढ़ सकता है।

आप क्वांटम प्रोसेसर कैसे बना सकते हैं

एक उपकरण के लिए धन्यवाद जो केवल दो संभावनाएं होने के बजाय निरंतर राज्यों के साथ काम करने में सक्षम है, यह उन समस्याओं पर पुनर्विचार करना संभव है जो अब तक हल करना असंभव था। या वर्तमान समस्याओं को भी तेजी से और अधिक कुशल तरीके से हल करें। इन सभी संभावनाओं को एक क्वांटम मशीन से खोला जाता है।

अणुओं के गुणों को "निर्धारित" करने के लिए, हमें उन्हें पूर्ण शून्य के करीब तापमान पर लाना होगा।

इन राज्यों को प्राप्त करने के लिए, हम विद्युत आवेगों के आधार पर ट्रांजिस्टर का उपयोग नहीं कर सकते हैं कि अंत में या तो 1 या 0. होगा ऐसा करने के लिए, हमें आगे देखना होगा, विशेष रूप से क्वांटम भौतिकी के नियमों पर। हमें यह सुनिश्चित करना होगा कि कणों और अणुओं द्वारा भौतिक रूप से बनाई गई ये क्विट, ट्रांजिस्टर जो कुछ भी करते हैं, उसके समान कुछ करने में सक्षम हैं, यानी नियंत्रित तरीके से उनके बीच संबंध स्थापित करना ताकि वे हमें वह जानकारी प्रदान करें जो हम चाहते हैं।

यह वही है जो वास्तव में जटिल है और क्वांटम कंप्यूटिंग में मात देने वाला विषय है। प्रोसेसर बनाने वाले अणुओं के गुणों को "मात्रा" करने के लिए, हमें उन्हें पूर्ण शून्य (-273.15 डिग्री सेल्सियस) के करीब तापमान तक लाना होगा। मशीन को यह जानने के लिए कि एक राज्य को दूसरे से कैसे अलग करना है, हमें उन्हें अलग करने की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए, 1 वी और 2 वी की एक वर्तमान, अगर हम 1.5 वी का वोल्टेज रखते हैं, तो मशीन को पता नहीं चलेगा कि यह एक है या दूसरा। और यही हासिल करना होगा।

क्वांटम कंप्यूटिंग के नुकसान

इस तकनीक का मुख्य दोष यह है कि इन विभिन्न राज्यों को नियंत्रित करने के माध्यम से कौन सा मामला गुजर सकता है। एक साथ राज्यों के साथ, क्वांटम एल्गोरिदम का उपयोग करके स्थिर गणना करना बहुत मुश्किल है। इसे क्वांटम असंगति कहा जाता है, हालांकि हम अनावश्यक बगीचों में नहीं जाएंगे। हमें यह समझना चाहिए कि जितनी अधिक मात्राएँ हमारे पास होंगी, उतनी ही अधिक अवस्थाएँ होंगी, और जितनी अधिक गति होगी, उतनी ही अधिक अवस्थाएँ होंगी, लेकिन नियंत्रण करने में अधिक कठिन भी पदार्थ के परिवर्तनों में त्रुटियां होंगी।

इसके अलावा, मानदंड जो परमाणुओं और कणों के इन क्वांटम राज्यों को नियंत्रित करते हैं, कहते हैं कि हम गणना प्रक्रिया का पालन नहीं कर पाएंगे, जबकि यह हो रहा है, क्योंकि अगर हम इसमें हस्तक्षेप करते हैं, तो सुपरिम्पोज्ड राज्य पूरी तरह से नष्ट हो जाएंगे।

क्वांटम राज्य बेहद नाजुक होते हैं, और कंप्यूटरों को वैक्यूम के तहत पूरी तरह से पृथक किया जाना चाहिए और 0.1% के क्रम की त्रुटि दर प्राप्त करने के लिए निरपेक्ष शून्य के करीब तापमान पर होना चाहिए। या तो तरल शीतलन के निर्माताओं ने बैटरी लगाई या हम क्रिसमस के लिए क्वांटम कंप्यूटर से बाहर चले गए। इस सब के कारण, कम से कम मध्यम अवधि में उपयोगकर्ताओं के लिए क्वांटम कंप्यूटर होंगे, शायद इनमें से कुछ को आवश्यक शर्तों में दुनिया भर में वितरित किया जा सकता है और हम उन्हें इंटरनेट के माध्यम से एक्सेस कर सकते हैं।

अनुप्रयोगों

उनकी प्रसंस्करण शक्ति के साथ, इन क्वांटम प्रोसेसर का उपयोग मुख्य रूप से वैज्ञानिक गणना के लिए और पहले से चल रही समस्याओं को हल करने के लिए किया जाएगा। आवेदन क्षेत्रों में से पहला संभवतः रसायन विज्ञान है, ठीक है क्योंकि क्वांटम प्रोसेसर कण रसायन के आधार पर एक तत्व है। इस के लिए धन्यवाद, मामले की क्वांटम स्थिति का अध्ययन कर सकता है, आज पारंपरिक कंप्यूटरों द्वारा हल करना असंभव है।

• हम बाजार पर सबसे अच्छा प्रोसेसर पढ़ने की सलाह देते हैं

इसके बाद इसमें मानव जीनोम के अध्ययन, रोगों की जांच आदि के लिए आवेदन हो सकते थे। संभावनाएं बहुत बड़ी हैं और दावे वास्तविक हैं, इसलिए हम केवल इंतजार कर सकते हैं। हम क्वांटम प्रोसेसर की समीक्षा के लिए तैयार होंगे!