बिट्सको सट्टा क्यूबिट्स: क्वान्टम कम्प्युटरहरूले हाम्रो लागि कस्तो प्रकारको भविष्य राख्छ?

हाम्रो समयको मुख्य वैज्ञानिक चुनौतीहरू मध्ये एक पहिलो उपयोगी क्वान्टम कम्प्युटर सिर्जना गर्ने दौड भएको छ। हजारौं भौतिकशास्त्री र इन्जिनियरहरू यसमा सहभागी हुन्छन्। आईबीएम, गुगल, अलिबाबा, माइक्रोसफ्ट र इन्टेलले आफ्ना अवधारणाहरू विकास गरिरहेका छन्। कसरी शक्तिशाली कम्प्युटिङ उपकरणले हाम्रो संसारलाई परिवर्तन गर्नेछ, र यो किन महत्त्वपूर्ण छ?

एक क्षणको लागि कल्पना गर्नुहोस्: एक पूर्ण क्वान्टम कम्प्युटर सिर्जना गरिएको छ। यो हाम्रो जीवनको एक परिचित र प्राकृतिक तत्व भएको छ। शास्त्रीय गणनाहरू अब स्कूलमा, इतिहास पाठहरूमा मात्र कुरा गरिन्छ। कतै चिसो बेसमेन्टहरूमा गहिरो, शक्तिशाली मेशिनहरू कृत्रिम रूपमा बुद्धिमान रोबोटहरूलाई शक्ति दिन क्यूबिटहरूमा काम गर्छन्। तिनीहरू सबै खतरनाक र सरल नीरस कार्यहरू प्रदर्शन गर्छन्। पार्क मार्फत हिंड्दा, तपाईं वरपर हेर्नुहुन्छ र सबै प्रकारका रोबोटहरू देख्नुहुन्छ। मानवीय प्राणीहरू कुकुरहरू हिँड्छन्, आइसक्रिम बेच्छन्, विद्युतीय तारहरू मर्मत गर्छन्, र क्षेत्र सफा गर्छन्। केही मोडेलहरू घरपालुवा जनावरहरू प्रतिस्थापन गर्छन्।

हामीले ब्रह्माण्डका सबै रहस्यहरू प्रकट गर्ने र आफैं भित्र हेर्ने अवसर पायौं। औषधि नयाँ स्तरमा पुगेको छ - नवीन औषधिहरू हरेक हप्ता विकसित भइरहेका छन्। हामी ग्यास र तेल जस्ता दुर्लभ स्रोतहरू कहाँ छन् भनेर पूर्वानुमान र निर्धारण गर्न सक्छौं। ग्लोबल वार्मिङको समस्या समाधान भएको छ, ऊर्जा बचत विधिहरू अनुकूलित गरिएको छ, र शहरहरूमा ट्राफिक जामहरू छैनन्। क्वान्टम कम्प्यूटरले सबै रोबोटिक कारहरू मात्र नियन्त्रण गर्दैन, तर स्वतन्त्र आवतजावत पनि सुनिश्चित गर्दछ: यसले सडकमा स्थिति निगरानी गर्दछ, मार्गहरू समायोजन गर्दछ र आवश्यक भएमा चालकहरूबाट नियन्त्रण लिन्छ। यो क्वान्टम उमेर जस्तो देखिन सक्छ।

क्वान्टम गोल्ड रश

आवेदन सम्भावनाहरू अचम्मका छन्, त्यसैले क्वान्टम विकासहरूमा लगानी हरेक वर्ष बढ्दै गइरहेको छ। विश्वव्यापी क्वान्टम कम्प्युटिङ बजार 81,6 मा $ 2018 मिलियन मा मूल्यवान थियो। Market.us विशेषज्ञहरूले अनुमान गर्छन् कि 2026 सम्म यो $ 381,6 मिलियन पुग्नेछ। अर्थात् २०१९ देखि २०२६ सम्म प्रति वर्ष औसत २१.२६% ले वृद्धि हुनेछ।

यो बृद्धि सुरक्षा अनुप्रयोगहरूमा क्वान्टम क्रिप्टोग्राफीको बढ्दो प्रयोग र क्वान्टम कम्प्युटिङ बजार सरोकारवालाहरूको लगानीद्वारा संचालित हो। यस वर्षको सुरुमा, निजी लगानीकर्ताहरूले विश्वव्यापी रूपमा कम्तिमा 52 क्वान्टम टेक्नोलोजी कम्पनीहरूलाई वित्त पोषित गरेका थिए, वैज्ञानिक जर्नल नेचर द्वारा विश्लेषण अनुसार। IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel, र D-Wave Systems जस्ता प्रमुख खेलाडीहरू व्यावहारिक रूपमा लागू हुने क्वान्टम कम्प्युटर बनाउन संघर्ष गरिरहेका छन्।

हो, जबसम्म यस क्षेत्रमा प्रत्येक वर्ष प्रवाह हुने पैसाले सानो परिव्ययलाई प्रतिनिधित्व गर्छ (२०१८ मा AI लगानीमा $९.३ बिलियनको तुलनामा)। तर यी संख्याहरू अपरिपक्व उद्योगका लागि महत्त्वपूर्ण छन् जसले अझै प्रदर्शन सूचकहरूको घमण्ड गर्दैन।

क्वान्टम समस्याहरू समाधान गर्दै

तपाईंले बुझ्नु आवश्यक छ कि आज टेक्नोलोजी अझै शैशवमा छ। क्वान्टम मेसिन र एकल प्रयोगात्मक प्रणालीको मात्र प्रोटोटाइपहरू सिर्जना गर्न सम्भव थियो। तिनीहरू कम जटिलताको निश्चित एल्गोरिदमहरू कार्यान्वयन गर्न सक्षम छन्। पहिलो २-क्युबिट कम्प्युटर सन् १९९८ मा सिर्जना गरिएको थियो, र उपकरणहरूलाई उचित स्तरमा ल्याउन मानवतालाई २१ वर्ष लाग्यो, तथाकथित "क्वान्टम सर्वोच्चता"। यो शब्द Caltech प्रोफेसर जोन Preskill द्वारा बनाईएको थियो। र यसको अर्थ सबैभन्दा शक्तिशाली शास्त्रीय कम्प्युटरहरू भन्दा छिटो समस्याहरू समाधान गर्न क्वान्टम उपकरणहरूको क्षमता हो।

यस क्षेत्रमा एउटा सफलता क्यालिफोर्नियाको कम्पनी गुगलले बनाएको थियो। सेप्टेम्बर 2019 मा, निगमले घोषणा गर्‍यो कि यसको 53-क्युबिट साइकमोर उपकरणले 200 सेकेन्डमा एउटा गणना पूरा गर्‍यो जुन पूरा गर्न अत्याधुनिक सुपर कम्प्युटरलाई 10 वर्ष लाग्नेछ। उक्त भनाइले निकै विवाद ल्याएको थियो । IBM स्पष्ट रूपमा यस्तो गणना संग असहमत। आफ्नो ब्लगमा, कम्पनीले लेखेको छ कि यसको समिट सुपर कम्प्युटरले यो कार्य २.५ दिनमा सामना गर्नेछ। र सबै आवश्यक छ डिस्क भण्डारण क्षमता वृद्धि गर्न। यद्यपि वास्तविकतामा भिन्नता त्यति ठूलो थिएन, गुगल वास्तवमै "क्वान्टम सर्वोच्चता" हासिल गर्ने पहिलो थियो। र यो कम्प्युटर अनुसन्धान मा एक महत्वपूर्ण माइलस्टोन हो। तर अरु केहि छैन। Sycamore को उपलब्धि विशुद्ध रूपमा प्रदर्शन उद्देश्यका लागि हो। यसको कुनै व्यावहारिक अनुप्रयोग छैन र वास्तविक समस्याहरू समाधान गर्न बेकार छ।

मुख्य समस्या हार्डवेयर हो। जबकि परम्परागत कम्प्युटेशनल बिट्सको मान ० वा १ हुन्छ, अनौठो क्वान्टम संसारमा, क्यूबिट्स एकै समयमा दुबै अवस्थाहरूमा हुन सक्छ। यो गुणलाई सुपरपोजिसन भनिन्छ। क्युबिटहरू घुम्ने टपहरू जस्तै हुन्: तिनीहरू घडीको दिशामा र घडीको विपरीत दिशामा घुमाउँछन्, माथि र तल सार्छन्। यदि तपाइँ यो भ्रामक फेला पार्नुभयो भने, तपाइँ उत्कृष्ट कम्पनीमा हुनुहुन्छ। रिचर्ड फेनम्यानले एकपटक भनेका थिए, "यदि तपाइँ क्वान्टम मेकानिक्स बुझ्नुहुन्छ भन्ने सोच्नुहुन्छ भने, तपाइँ यसलाई बुझ्नुहुन्न।" क्वान्टम मेकानिक्सका लागि नोबेल पुरस्कार जित्ने व्यक्तिबाट साहसी शब्दहरू।

त्यसैले, qubits अत्यन्त अस्थिर र बाह्य प्रभावहरूको अधीनमा छन्। प्रयोगशालाको झ्यालबाट गुज्रिरहेको कार, शीतलन प्रणालीको आन्तरिक आवाज, उडिरहेको ब्रह्माण्डीय कण - कुनै पनि अनियमित हस्तक्षेप, कुनै पनि अन्तरक्रियाले तिनीहरूको सिंक्रोनिकिटीमा बाधा पुर्‍याउँछ र तिनीहरू डिकोहेर हुन्छन्। यो कम्प्युटिङको लागि हानिकारक छ।

क्वान्टम कम्प्युटिङको विकासको लागि मुख्य प्रश्न यो हो कि धेरै अन्वेषण गरिएका हार्डवेयर समाधानले qubits को स्थिरता सुनिश्चित गर्नेछ। जसले कोहेरेन्स समस्या समाधान गर्छ र क्वान्टम कम्प्युटरहरूलाई GPU हरू जस्तै सामान्य बनाउँछ नोबेल पुरस्कार जित्नेछ र विश्वको सबैभन्दा धनी व्यक्ति बन्नेछ।

व्यापारीकरण को बाटो

2011 मा, क्यानाडाली कम्पनी D-Wave Systems Inc। क्वान्टम कम्प्युटरहरू बेच्ने पहिलो व्यक्ति थियो, यद्यपि तिनीहरूको उपयोगिता केही गणितीय समस्याहरूमा सीमित छ। र आगामी महिनाहरूमा, लाखौं विकासकर्ताहरूले क्लाउड मार्फत क्वान्टम प्रोसेसरहरू प्रयोग गर्न सुरु गर्न सक्षम हुनेछन् - IBM ले यसको 53-qubit उपकरणमा पहुँच प्रदान गर्ने वाचा गर्दछ। क्यु नेटवर्क नामक कार्यक्रम अन्तर्गत हालसम्म २० कम्पनीले यो सुविधा पाएका छन् । तीमध्ये उपकरण निर्माता सामसुङ इलेक्ट्रोनिक्स, अटोमेकर होन्डा मोटर र डेमलर, रासायनिक कम्पनीहरू जेएसआर र नागासे, बैंकहरू जेपी मोर्गन चेज एण्ड कम्पनी छन्। र बार्कलेज।

आज क्वान्टम कम्प्युटिङको प्रयोग गर्ने अधिकांश कम्पनीहरूले यसलाई भविष्यको अभिन्न अंगको रूपमा हेर्छन्। तिनीहरूको मुख्य मिशन अब क्वान्टम कम्प्युटिङमा के काम गर्छ र के गर्दैन भनेर पत्ता लगाउनु हो। र यो तयार हुँदा व्यवसायमा प्रविधि परिचय गराउने पहिलो बन्न तयार हुनुहोस्।

यातायात संगठनहरू। भोक्सवागन, D-Wave सँगसँगै, क्वान्टम अनुप्रयोग विकास गर्दैछ - एक ट्राफिक नियन्त्रण प्रणाली। नयाँ कार्यक्रमले ठूला शहरहरूमा सार्वजनिक यातायात संगठनहरू र ट्याक्सी कम्पनीहरूलाई आफ्नो फ्लीटलाई अझ प्रभावकारी रूपमा प्रयोग गर्न र यात्रुको प्रतीक्षा समयलाई कम गर्न सक्षम बनाउनेछ।

ऊर्जा क्षेत्र। ExxonMobil र IBM ले ऊर्जा क्षेत्रमा क्वान्टम कम्प्युटिङको प्रयोगलाई बढावा दिइरहेका छन्। तिनीहरू नयाँ ऊर्जा प्रविधिहरूको दायरा विकास गर्न, ऊर्जा दक्षता सुधार गर्न र हरितगृह ग्यास उत्सर्जन घटाउनमा केन्द्रित छन्। ऊर्जा क्षेत्रले सामना गरेका चुनौतीहरूको मापन र जटिलता आजका परम्परागत कम्प्युटरहरूको दायराभन्दा बाहिरका छन् र क्वान्टममा परीक्षण गर्नका लागि उपयुक्त छन्।

औषधि कम्पनीहरू। Accenture Labs ले क्वान्टम सफ्टवेयर कम्पनी 1QBit सँग साझेदारी गर्दैछ। केवल 2 महिनामा, तिनीहरू अनुसन्धानबाट प्रमाण-अवधारणामा गए - परमाणु स्तरहरूमा जटिल आणविक अन्तरक्रियाहरू मोडेल गर्न अनुप्रयोग प्रयोग गरेर। क्वान्टम कम्प्युटिङको शक्तिलाई धन्यवाद, अब ठूला अणुहरूको विश्लेषण गर्न सम्भव छ। यसले समाजलाई के दिने ? कम साइड इफेक्ट संग अभिनव औषधि।

वित्तीय क्षेत्र। क्वान्टम थ्योरीका सिद्धान्तहरूमा आधारित प्रविधिहरूले बैंकहरूको चासो बढ्दै गएको छ। तिनीहरू लेनदेन, ट्रेडहरू र अन्य प्रकारका डाटालाई सकेसम्म चाँडो प्रशोधन गर्न इच्छुक छन्। बार्कलेज र JP मोर्गन चेस (IBM संग), साथै NatWest (Fujitsu संग) पहिले नै विशेष सफ्टवेयर को विकास मा आफ्नो प्रयोगहरु सञ्चालन गर्दै छन्।

त्यस्ता ठूला निगमहरूद्वारा स्वीकृति र उद्यमशील क्वान्टम अग्रगामीहरूको उदयले क्वान्टमको व्यावसायिक व्यवहार्यताको बारेमा मात्राहरू बोल्छ। हामीले पहिले नै क्वान्टम कम्प्युटिङलाई वास्तविक-विश्व समस्याहरूमा लागू भइरहेको देखिरहेका छौं, ऊर्जा दक्षता सुधारदेखि सवारी मार्गहरू अनुकूलन गर्न। र महत्त्वपूर्ण कुरा, प्रविधिको विकासको रूपमा यसको मूल्य बढ्नेछ।

स्रोत: www.habr.com