બિટ્સને બદલે ક્યુબિટ્સ: ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સ આપણા માટે કેવા પ્રકારનું ભવિષ્ય ધરાવે છે?

આપણા સમયના મુખ્ય વૈજ્ઞાનિક પડકારોમાંનું એક પ્રથમ ઉપયોગી ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટર બનાવવાની રેસ બની ગયું છે. તેમાં હજારો ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ અને એન્જિનિયરો ભાગ લે છે. IBM, Google, Alibaba, Microsoft અને Intel તેમના ખ્યાલો વિકસાવી રહ્યા છે. એક શક્તિશાળી કમ્પ્યુટિંગ ઉપકરણ આપણા વિશ્વને કેવી રીતે બદલશે અને તે શા માટે એટલું મહત્વનું છે?

એક ક્ષણ માટે કલ્પના કરો: એક સંપૂર્ણ સુવિધાયુક્ત ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર બનાવવામાં આવ્યું છે. તે આપણા જીવનનું એક પરિચિત અને કુદરતી તત્વ બની ગયું છે. શાસ્ત્રીય ગણતરીઓ હવે માત્ર શાળામાં, ઇતિહાસના પાઠોમાં જ બોલાય છે. ઠંડા ભોંયરામાં ક્યાંક, શક્તિશાળી મશીનો કૃત્રિમ રીતે બુદ્ધિશાળી રોબોટ્સને શક્તિ આપવા માટે ક્યુબિટ્સ પર કાર્ય કરે છે. તેઓ તમામ ખતરનાક અને સરળ એકવિધ કાર્યો કરે છે. પાર્કમાં ચાલતા, તમે આસપાસ જુઓ અને તમામ પ્રકારના રોબોટ્સ જુઓ. હ્યુમનોઇડ જીવો કૂતરાઓને ચાલે છે, આઈસ્ક્રીમ વેચે છે, ઇલેક્ટ્રિકલ વાયરિંગ રિપેર કરે છે અને વિસ્તાર સાફ કરે છે. કેટલાક મોડેલો પાલતુને બદલે છે.

અમને બ્રહ્માંડના તમામ રહસ્યો જાહેર કરવાની અને પોતાની અંદર જોવાની તક મળી. દવા એક નવા સ્તરે પહોંચી છે - દર અઠવાડિયે નવીન દવાઓ વિકસાવવામાં આવી રહી છે. અમે આગાહી કરી શકીએ છીએ અને નિર્ધારિત કરી શકીએ છીએ કે ગેસ અને તેલ જેવા દુર્લભ સંસાધનો ક્યાં સ્થિત છે. ગ્લોબલ વોર્મિંગની સમસ્યા હલ કરવામાં આવી છે, ઉર્જા બચત પદ્ધતિઓ ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવી છે, અને શહેરોમાં હવે વધુ ટ્રાફિક જામ નથી. ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટર માત્ર તમામ રોબોટિક કારને જ નિયંત્રિત કરતું નથી, પણ મુક્ત હિલચાલ પણ સુનિશ્ચિત કરે છે: તે રસ્તાઓ પરની પરિસ્થિતિનું નિરીક્ષણ કરે છે, રૂટ્સને સમાયોજિત કરે છે અને જો જરૂરી હોય તો ડ્રાઇવરો પાસેથી નિયંત્રણ મેળવે છે. આ ક્વોન્ટમ વય જેવો દેખાઈ શકે છે.

ક્વોન્ટમ ગોલ્ડ રશ

એપ્લિકેશનની સંભાવનાઓ અદ્ભુત છે, તેથી જ દર વર્ષે ક્વોન્ટમ વિકાસમાં રોકાણ વધી રહ્યું છે. વૈશ્વિક ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ માર્કેટનું મૂલ્ય 81,6માં $2018 મિલિયન હતું. Market.us નિષ્ણાતોનો અંદાજ છે કે 2026 સુધીમાં તે $381,6 મિલિયન સુધી પહોંચી જશે. એટલે કે, તે 21,26 થી 2019 સુધી દર વર્ષે સરેરાશ 2026% વધશે.

સુરક્ષા એપ્લિકેશન્સમાં ક્વોન્ટમ ક્રિપ્ટોગ્રાફીના વધતા ઉપયોગ અને ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ બજારના હિસ્સેદારોના રોકાણો દ્વારા આ વૃદ્ધિને વેગ મળે છે. સાયન્ટિફિક જર્નલ નેચરના વિશ્લેષણ મુજબ, આ વર્ષની શરૂઆતમાં ખાનગી રોકાણકારોએ વિશ્વભરમાં ઓછામાં ઓછી 52 ક્વોન્ટમ ટેક્નોલોજી કંપનીઓને ભંડોળ પૂરું પાડ્યું હતું. આઇબીએમ, ગૂગલ, અલીબાબા, માઇક્રોસોફ્ટ, ઇન્ટેલ અને ડી-વેવ સિસ્ટમ્સ જેવા મુખ્ય ખેલાડીઓ વ્યવહારીક રીતે લાગુ પડતું ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર બનાવવા માટે સંઘર્ષ કરી રહ્યા છે.

હા, જ્યાં સુધી દર વર્ષે આ ક્ષેત્રમાં વહેતું નાણું એક નાનો ખર્ચ રજૂ કરે છે (2018 માં AI રોકાણમાં $9,3 બિલિયનની સરખામણીમાં). પરંતુ આ સંખ્યાઓ અપરિપક્વ ઉદ્યોગ માટે નોંધપાત્ર છે જે હજુ સુધી પ્રદર્શન સૂચકાંકોની બડાઈ મારતા નથી.

ક્વોન્ટમ સમસ્યાઓનું નિરાકરણ

તમારે એ સમજવાની જરૂર છે કે આજે ટેક્નોલોજી હજુ બાલ્યાવસ્થામાં છે. માત્ર ક્વોન્ટમ મશીનો અને સિંગલ પ્રાયોગિક પ્રણાલીઓના પ્રોટોટાઇપ બનાવવાનું શક્ય હતું. તેઓ ઓછી જટિલતાના નિશ્ચિત અલ્ગોરિધમ્સ ચલાવવા માટે સક્ષમ છે. પ્રથમ 2-ક્વોબિટ કમ્પ્યુટર 1998 માં બનાવવામાં આવ્યું હતું, અને માનવતાને ઉપકરણોને યોગ્ય સ્તરે લાવવામાં 21 વર્ષ લાગ્યાં, કહેવાતા "ક્વોન્ટમ સર્વોચ્ચતા". આ શબ્દ કેલ્ટેક પ્રોફેસર જ્હોન પ્રેસ્કિલ દ્વારા બનાવવામાં આવ્યો હતો. અને તેનો અર્થ એ છે કે ક્વોન્ટમ ઉપકરણોની ક્ષમતા સૌથી શક્તિશાળી ક્લાસિકલ કમ્પ્યુટર્સ કરતાં વધુ ઝડપથી સમસ્યાઓ ઉકેલવા માટે.

કેલિફોર્નિયાની કંપની ગૂગલ દ્વારા આ ક્ષેત્રમાં એક સફળતા મળી છે. સપ્ટેમ્બર 2019 માં, કોર્પોરેશને જાહેરાત કરી હતી કે તેના 53-ક્વિબીટ સાયકેમોર ઉપકરણે 200 સેકન્ડમાં ગણતરી પૂર્ણ કરી હતી જે અત્યાધુનિક સુપર કોમ્પ્યુટરને પૂર્ણ કરવામાં 10 વર્ષ લાગશે. આ નિવેદનથી ભારે વિવાદ થયો હતો. IBM સ્પષ્ટપણે આવી ગણતરીઓ સાથે અસંમત છે. તેના બ્લોગમાં, કંપનીએ લખ્યું છે કે તેનું સમિટ સુપર કોમ્પ્યુટર 000 દિવસમાં આ કાર્યનો સામનો કરશે. અને જે જરૂરી છે તે ડિસ્ક સ્ટોરેજ ક્ષમતા વધારવાની છે. જો કે વાસ્તવમાં તફાવત એટલો પ્રચંડ ન હતો, Google ખરેખર "ક્વોન્ટમ સર્વોચ્ચતા" પ્રાપ્ત કરનાર પ્રથમ હતું. અને કમ્પ્યુટર સંશોધનમાં આ એક મહત્વપૂર્ણ સીમાચિહ્નરૂપ છે. પણ વધુ કંઈ નહીં. સાયકેમોરનું પરાક્રમ કેવળ પ્રદર્શન હેતુઓ માટે છે. તેનો કોઈ વ્યવહારુ ઉપયોગ નથી અને વાસ્તવિક સમસ્યાઓ ઉકેલવા માટે તે નકામું છે.

મુખ્ય સમસ્યા હાર્ડવેર છે. જ્યારે પરંપરાગત કોમ્પ્યુટેશનલ બિટ્સનું મૂલ્ય 0 અથવા 1 હોય છે, વિચિત્ર ક્વોન્ટમ વિશ્વમાં, ક્યુબિટ્સ એક જ સમયે બંને સ્થિતિમાં હોઈ શકે છે. આ ગુણધર્મને સુપરપોઝિશન કહેવામાં આવે છે. ક્યુબિટ્સ સ્પિનિંગ ટોપ્સ જેવા છે: તેઓ ઘડિયાળની દિશામાં અને ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં ફેરવે છે, ઉપર અને નીચે જાય છે. જો તમને આ ગૂંચવણભર્યું લાગે છે, તો પછી તમે મહાન કંપનીમાં છો. રિચાર્ડ ફેનમેને એકવાર કહ્યું હતું, "જો તમને લાગે કે તમે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ સમજો છો, તો તમે તેને સમજી શકતા નથી." ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ માટે નોબેલ પુરસ્કાર જીતનાર વ્યક્તિના બહાદુર શબ્દો.

તેથી, ક્યુબિટ્સ અત્યંત અસ્થિર છે અને બાહ્ય પ્રભાવોને આધિન છે. લેબોરેટરીની બારીઓની નીચેથી પસાર થતી કાર, ઠંડક પ્રણાલીનો આંતરિક અવાજ, ઉડતો કોસ્મિક કણ - કોઈપણ અવ્યવસ્થિત હસ્તક્ષેપ, કોઈપણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તેમની સુમેળમાં ખલેલ પહોંચાડે છે અને તેઓ ડીકોહેર થાય છે. આ કમ્પ્યુટિંગ માટે હાનિકારક છે.

ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગના વિકાસ માટેનો મુખ્ય પ્રશ્ન એ છે કે અન્વેષણ કરાયેલ ઘણામાંથી કયું હાર્ડવેર સોલ્યુશન ક્યુબિટ્સની સ્થિરતાને સુનિશ્ચિત કરશે. જે કોઈ સુસંગતતાની સમસ્યાને ઉકેલશે અને ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટરને GPUs જેટલું સામાન્ય બનાવશે તે નોબેલ પુરસ્કાર જીતશે અને વિશ્વનો સૌથી ધનિક વ્યક્તિ બનશે.

વેપારીકરણનો માર્ગ

2011 માં, કેનેડિયન કંપની ડી-વેવ સિસ્ટમ્સ ઇન્ક. ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટર વેચનાર સૌપ્રથમ હતા, જોકે તેમની ઉપયોગિતા અમુક ગાણિતિક સમસ્યાઓ સુધી મર્યાદિત છે. અને આવનારા મહિનાઓમાં, લાખો વિકાસકર્તાઓ ક્લાઉડ દ્વારા ક્વોન્ટમ પ્રોસેસર્સનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કરી શકશે - IBM તેના 53-ક્વિબિટ ઉપકરણની ઍક્સેસ પ્રદાન કરવાનું વચન આપે છે. ક્યૂ નેટવર્ક નામના પ્રોગ્રામ હેઠળ અત્યાર સુધીમાં 20 કંપનીઓએ આ વિશેષાધિકાર મેળવ્યો છે. તેમાં સાધનસામગ્રી ઉત્પાદક સેમસંગ ઈલેક્ટ્રોનિક્સ, ઓટોમેકર્સ હોન્ડા મોટર અને ડેમલર, રાસાયણિક કંપનીઓ જેએસઆર અને નાગાસે, બેંકો જેપીમોર્ગન ચેઝ એન્ડ કંપની છે. અને બાર્કલેઝ.

આજે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગનો પ્રયોગ કરતી મોટાભાગની કંપનીઓ તેને ભવિષ્યના અભિન્ન અંગ તરીકે જુએ છે. તેમનું મુખ્ય મિશન હવે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગમાં શું કામ કરે છે અને શું નથી તે શોધવાનું છે. અને જ્યારે તે તૈયાર હોય ત્યારે વ્યવસાયમાં ટેક્નોલોજી દાખલ કરનાર પ્રથમ બનવા માટે તૈયાર રહો.

પરિવહન સંસ્થાઓ. ફોક્સવેગન, ડી-વેવ સાથે મળીને, ક્વોન્ટમ એપ્લિકેશન વિકસાવી રહી છે - એક ટ્રાફિક નિયંત્રણ સિસ્ટમ. નવો પ્રોગ્રામ મોટા શહેરોમાં જાહેર પરિવહન સંસ્થાઓ અને ટેક્સી કંપનીઓને તેમના કાફલાનો વધુ કાર્યક્ષમ ઉપયોગ કરવા અને મુસાફરોની રાહ જોવાનો સમય ઘટાડવા માટે સક્ષમ બનાવશે.

ઉર્જા ક્ષેત્ર. ExxonMobil અને IBM ઊર્જા ક્ષેત્રમાં ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગના ઉપયોગને પ્રોત્સાહન આપી રહ્યા છે. તેઓ નવી ઊર્જા તકનીકોની શ્રેણી વિકસાવવા, ઊર્જા કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા અને ગ્રીનહાઉસ ગેસ ઉત્સર્જન ઘટાડવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. ઉર્જા ક્ષેત્ર દ્વારા સામનો કરવામાં આવતા પડકારોનો સ્કેલ અને જટિલતા આજના પરંપરાગત કમ્પ્યુટર્સના અવકાશની બહાર છે અને ક્વોન્ટમ પર પરીક્ષણ કરવા માટે યોગ્ય છે.

ફાર્માસ્યુટિકલ કંપનીઓ. Accenture Labs 1QBit, ક્વોન્ટમ સોફ્ટવેર કંપની સાથે ભાગીદારી કરી રહી છે. માત્ર 2 મહિનામાં, તેઓ સંશોધનથી પ્રૂફ-ઓફ-કન્સેપ્ટ સુધી ગયા-પરમાણુ સ્તરે જટિલ પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને મોડેલ કરવા માટે એપ્લિકેશનનો ઉપયોગ કરીને. ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગની શક્તિને કારણે, હવે મોટા પરમાણુઓનું વિશ્લેષણ કરવું શક્ય છે. આ સમાજને શું આપશે? ઓછામાં ઓછી આડઅસર સાથે નવીન દવાઓ.

નાણાકીય ક્ષેત્ર. ક્વોન્ટમ થિયરીના સિદ્ધાંતો પર આધારિત ટેક્નોલોજીઓ બેંકોના રસને વધુને વધુ આકર્ષિત કરી રહી છે. તેઓ શક્ય તેટલી ઝડપથી વ્યવહારો, વેપાર અને અન્ય પ્રકારના ડેટાની પ્રક્રિયા કરવામાં રસ ધરાવે છે. બાર્કલેઝ અને જેપી મોર્ગન ચેઝ (આઈબીએમ સાથે), તેમજ નેટવેસ્ટ (ફુજિત્સુ સાથે) પહેલેથી જ વિશિષ્ટ સોફ્ટવેરના વિકાસમાં તેમના પ્રયોગો કરી રહ્યા છે.

આવા મોટા કોર્પોરેશનો દ્વારા સ્વીકૃતિ અને સાહસિક ક્વોન્ટમ અગ્રણીઓનો ઉદભવ ક્વોન્ટમની વ્યાપારી સધ્ધરતા વિશે વોલ્યુમો બોલે છે. અમે પહેલેથી જ જોઈ રહ્યા છીએ કે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગને વાસ્તવિક દુનિયાની સમસ્યાઓ માટે લાગુ કરવામાં આવી રહી છે, ઊર્જા કાર્યક્ષમતા સુધારવાથી લઈને વાહનના રૂટને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા સુધી. અને મહત્ત્વની વાત એ છે કે ટેક્નોલોજી જેમ જેમ તેનો વિકાસ થશે તેમ તેનું મૂલ્ય વધશે.

સોર્સ: www.habr.com