क्वांटम कंप्यूटर कैसे बदलेंगे दुनिया: कंप्यूटर का भविष्य P7

सामान्य कंप्यूटर उद्योग के इर्द-गिर्द बहुत सारे प्रचार चल रहे हैं, प्रचार एक विशिष्ट तकनीक के आसपास केंद्रित है जिसमें सब कुछ बदलने की क्षमता है: क्वांटम कंप्यूटर। हमारी कंपनी का नाम होने के नाते, हम इस तकनीक के इर्द-गिर्द अपनी तेजी में पूर्वाग्रह को स्वीकार करेंगे, और हमारे फ्यूचर ऑफ कंप्यूटर श्रृंखला के इस अंतिम अध्याय के दौरान, हम आपके साथ साझा करने की उम्मीद करते हैं कि ऐसा क्यों है।

बुनियादी स्तर पर, एक क्वांटम कंप्यूटर मौलिक रूप से अलग तरीके से जानकारी में हेरफेर करने का अवसर प्रदान करता है। वास्तव में, एक बार जब यह तकनीक परिपक्व हो जाती है, तो ये कंप्यूटर न केवल वर्तमान में मौजूद किसी भी कंप्यूटर की तुलना में गणितीय समस्याओं को तेजी से हल करेंगे, बल्कि अगले कुछ दशकों में अस्तित्व में आने वाले किसी भी कंप्यूटर (मूर के नियम को सही मानते हुए) के अस्तित्व में आने का अनुमान है। वास्तव में, हमारी चर्चा के समान हमारे पिछले अध्याय में सुपर कंप्यूटर, भविष्य के क्वांटम कंप्यूटर मानवता को कभी भी बड़े प्रश्नों से निपटने में सक्षम बनाएंगे जो हमें अपने आस-पास की दुनिया की गहन समझ हासिल करने में मदद कर सकते हैं।

क्वांटम कंप्यूटर क्या हैं?

एक तरफ प्रचार करें, क्वांटम कंप्यूटर मानक कंप्यूटर से अलग कैसे हैं? और वे कैसे काम करते हैं?

दृश्य शिक्षार्थियों के लिए, हम इस विषय के बारे में Kurzgesagt YouTube टीम से यह मजेदार, लघु वीडियो देखने की सलाह देते हैं:

इस बीच, हमारे पाठकों के लिए, हम भौतिकी की डिग्री की आवश्यकता के बिना क्वांटम कंप्यूटरों को समझाने की पूरी कोशिश करेंगे।

शुरुआत के लिए, हमें यह याद रखना होगा कि सूचना कंप्यूटर प्रक्रिया की मूल इकाई थोड़ी है। इन बिट्स में दो में से एक मान हो सकता है: 1 या 0, चालू या बंद, हाँ या नहीं। यदि आप इनमें से पर्याप्त बिट्स को एक साथ जोड़ते हैं, तो आप किसी भी आकार की संख्याओं का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं और उन पर सभी तरह की गणना कर सकते हैं, एक के बाद एक। कंप्यूटर चिप जितनी बड़ी या अधिक शक्तिशाली होती है, उतनी ही बड़ी संख्या में आप गणना कर सकते हैं और गणना कर सकते हैं, और जितनी तेज़ी से आप एक गणना से दूसरी गणना में जा सकते हैं।

क्वांटम कंप्यूटर दो महत्वपूर्ण तरीकों से भिन्न होते हैं।

सबसे पहले, "सुपरपोजिशन" का लाभ है। जबकि पारंपरिक कंप्यूटर बिट्स के साथ काम करते हैं, क्वांटम कंप्यूटर qubits के साथ काम करते हैं। सुपरपोज़िशन इफ़ेक्ट qubits सक्षम यह है कि दो संभावित मानों (1 या 0) में से एक के लिए विवश होने के बजाय, दोनों के मिश्रण के रूप में एक qubit मौजूद हो सकता है। यह सुविधा क्वांटम कंप्यूटरों को पारंपरिक कंप्यूटरों की तुलना में अधिक कुशलता से (तेज) संचालित करने की अनुमति देती है।

दूसरा, "उलझन" का लाभ है। यह घटना एक अद्वितीय क्वांटम भौतिकी व्यवहार है जो विभिन्न कणों की मात्रा के भाग्य को बांधती है, ताकि एक के साथ जो होता है वह दूसरों को प्रभावित करे। जब क्वांटम कंप्यूटरों पर लागू किया जाता है, तो इसका मतलब है कि वे एक साथ अपने सभी qubits में हेरफेर कर सकते हैं- दूसरे शब्दों में, एक के बाद एक गणनाओं का एक सेट करने के बजाय, एक क्वांटम कंप्यूटर उन सभी को एक ही समय में कर सकता है।

पहला क्वांटम कंप्यूटर बनाने की होड़

यह शीर्षक कुछ हद तक मिथ्या नाम है। Microsoft, IBM और Google जैसी प्रमुख कंपनियों ने पहले प्रायोगिक क्वांटम कंप्यूटर पहले ही बना लिए हैं, लेकिन इन शुरुआती प्रोटोटाइप में प्रति चिप दो दर्जन से कम क्विट हैं। और जबकि ये शुरुआती प्रयास एक महान पहला कदम हैं, तकनीकी कंपनियों और सरकारी अनुसंधान विभागों को अपनी सैद्धांतिक वास्तविक दुनिया की क्षमता को पूरा करने के लिए प्रचार के लिए कम से कम 49 से 50 क्विट की विशेषता वाले क्वांटम कंप्यूटर बनाने की आवश्यकता होगी।

यह अंत करने के लिए, इस 50 qubit मील के पत्थर को प्राप्त करने के लिए कई दृष्टिकोणों का प्रयोग किया जा रहा है, लेकिन दो सभी कॉमर्स से ऊपर हैं।

एक शिविर में, Google और IBM का लक्ष्य सुपरकंडक्टिंग तारों के माध्यम से बहने वाली धाराओं के रूप में qubits का प्रतिनिधित्व करके एक क्वांटम कंप्यूटर विकसित करना है, जिसे -273.15 डिग्री सेल्सियस या पूर्ण शून्य तक ठंडा किया जाता है। वर्तमान की उपस्थिति या अनुपस्थिति 1 या 0 के लिए खड़ा है। इस दृष्टिकोण का लाभ यह है कि इन सुपरकंडक्टिंग तारों या सर्किटों को सिलिकॉन से बनाया जा सकता है, एक सामग्री अर्धचालक कंपनियों के साथ काम करने का दशकों का अनुभव है।

माइक्रोसॉफ्ट के नेतृत्व में दूसरा दृष्टिकोण, एक वैक्यूम कक्ष में जगह में फंसे हुए आयनों को शामिल करता है और लेजर द्वारा हेरफेर किया जाता है। ऑसिलेटिंग चार्ज qubits के रूप में कार्य करता है, जो तब क्वांटम कंप्यूटर के संचालन को संसाधित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

हम क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग कैसे करेंगे

ठीक है, सिद्धांत को एक तरफ रखते हुए, आइए वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों पर ध्यान दें जो इन क्वांटम कंप्यूटरों का दुनिया पर होगा और कंपनियां और लोग इससे कैसे जुड़ते हैं।

तार्किक और अनुकूलन समस्याएं। क्वांटम कंप्यूटरों के लिए सबसे तात्कालिक और लाभदायक उपयोगों में अनुकूलन होगा। Uber जैसे राइड-शेयरिंग ऐप्स के लिए, अधिक से अधिक ग्राहकों को लेने और छोड़ने का सबसे तेज़ तरीका क्या है? अमेज़ॅन जैसे ई-कॉमर्स दिग्गजों के लिए, छुट्टियों के उपहार खरीदने की भीड़ के दौरान अरबों पैकेज देने का सबसे अधिक लागत प्रभावी तरीका क्या है?

इन सरल प्रश्नों में एक साथ सैकड़ों से हजारों चरों की संख्या में कमी शामिल है, एक ऐसा कारनामा जिसे आधुनिक सुपर कंप्यूटर संभाल नहीं सकते; इसलिए इसके बजाय, वे उन चरों के एक छोटे प्रतिशत की गणना करते हैं ताकि इन कंपनियों को अपनी रसद संबंधी जरूरतों को इष्टतम से कम तरीके से प्रबंधित करने में मदद मिल सके। लेकिन क्वांटम कंप्यूटर के साथ, यह बिना पसीना बहाए चरों के पहाड़ को काट देगा।

मौसम और जलवायु मॉडलिंग। उपरोक्त बिंदु के समान, मौसम चैनल को कभी-कभी गलत होने का कारण यह है कि उनके सुपरकंप्यूटर को संसाधित करने के लिए बहुत अधिक पर्यावरणीय चर हैं (और कभी-कभी खराब मौसम डेटा संग्रह)। लेकिन क्वांटम कंप्यूटर के साथ, मौसम वैज्ञानिक न केवल निकट-अवधि के मौसम के पैटर्न का पूरी तरह से पूर्वानुमान लगा सकते हैं, बल्कि वे जलवायु परिवर्तन के प्रभावों की भविष्यवाणी करने के लिए अधिक सटीक दीर्घकालिक जलवायु आकलन भी कर सकते हैं।

वैयक्तिकृत दवा. आपके डीएनए और आपके अद्वितीय माइक्रोबायोम को डिकोड करना भविष्य के डॉक्टरों के लिए आपके शरीर के लिए पूरी तरह से तैयार दवाओं को निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण है। जबकि पारंपरिक सुपर कंप्यूटरों ने डीएनए को लागत-प्रभावी ढंग से डिकोड करने में प्रगति की है, माइक्रोबायोम उनकी पहुंच से बहुत दूर है - लेकिन भविष्य के क्वांटम कंप्यूटरों के लिए ऐसा नहीं है।

क्वांटम कंप्यूटर भी बिग फार्मा को बेहतर भविष्यवाणी करने की अनुमति देंगे कि विभिन्न अणु उनकी दवाओं के साथ कैसे प्रतिक्रिया करते हैं, जिससे फार्मास्युटिकल विकास में तेजी आती है और कीमतें कम होती हैं।

अंतरिक्ष की खोज. आज (और कल) के अंतरिक्ष टेलीस्कोप हर दिन भारी मात्रा में ज्योतिषीय इमेजरी डेटा एकत्र करते हैं जो खरबों आकाशगंगाओं, सितारों, ग्रहों और क्षुद्रग्रहों की गतिविधियों को ट्रैक करते हैं। अफसोस की बात है कि आज के सुपर कंप्यूटरों के लिए नियमित आधार पर सार्थक खोज करने के लिए यह बहुत अधिक डेटा है। लेकिन मशीन-लर्निंग के साथ संयुक्त एक परिपक्व क्वांटम कंप्यूटर के साथ, इस सभी डेटा को अंततः कुशलता से संसाधित किया जा सकता है, जिससे 2030 के दशक की शुरुआत तक रोजाना सैकड़ों से हजारों नए ग्रहों की खोज का द्वार खुल जाएगा।

मौलिक विज्ञान. उपरोक्त बिंदुओं के समान, इन क्वांटम कंप्यूटरों को सक्षम करने वाली कच्ची कंप्यूटिंग शक्ति वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को नए रसायनों और सामग्रियों के साथ-साथ बेहतर कामकाजी इंजन और निश्चित रूप से कूलर क्रिसमस खिलौने तैयार करने की अनुमति देगी।

मशीन लर्निंग. पारंपरिक कंप्यूटरों का उपयोग करते हुए, मशीन-लर्निंग एल्गोरिदम को नए कौशल सीखने के लिए बड़ी मात्रा में क्यूरेटेड और लेबल किए गए उदाहरणों (बड़ा डेटा) की आवश्यकता होती है। क्वांटम कंप्यूटिंग के साथ, मशीन-लर्निंग सॉफ़्टवेयर मनुष्यों की तरह अधिक सीखना शुरू कर सकता है, जिससे वे कम डेटा, मैसियर डेटा का उपयोग करके अक्सर कुछ निर्देशों के साथ नए कौशल प्राप्त कर सकते हैं।

यह एप्लिकेशन आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (एआई) क्षेत्र में शोधकर्ताओं के बीच उत्साह का विषय भी है, क्योंकि यह बेहतर प्राकृतिक सीखने की क्षमता दशकों तक एआई अनुसंधान में प्रगति को तेज कर सकती है। हमारे फ्यूचर ऑफ आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस श्रृंखला में इस पर और अधिक।

कूटलेखन. अफसोस की बात है कि यह वह एप्लिकेशन है जिससे अधिकांश शोधकर्ता और खुफिया एजेंसियां ​​घबराई हुई हैं। सभी मौजूदा एन्क्रिप्शन सेवाएं ऐसे पासवर्ड बनाने पर निर्भर करती हैं जिन्हें क्रैक करने में आधुनिक सुपरकंप्यूटर को हजारों साल लगेंगे; क्वांटम कंप्यूटर सैद्धांतिक रूप से इन एन्क्रिप्शन कुंजियों को एक घंटे से भी कम समय में चीर सकते हैं।

बैंकिंग, संचार, राष्ट्रीय सुरक्षा सेवाएं, इंटरनेट स्वयं कार्य करने के लिए विश्वसनीय एन्क्रिप्शन पर निर्भर करता है। (ओह, और बिटकॉइन के बारे में भी भूल जाओ, एन्क्रिप्शन पर इसकी मूल निर्भरता को देखते हुए।) यदि ये क्वांटम कंप्यूटर विज्ञापित के रूप में काम करते हैं, तो ये सभी उद्योग जोखिम में होंगे, पूरी दुनिया की अर्थव्यवस्था को सबसे खराब खतरे में डाल देंगे जब तक कि हम रखने के लिए क्वांटम एन्क्रिप्शन का निर्माण नहीं करते गति।

रीयल-टाइम भाषा अनुवाद. इस अध्याय और इस श्रृंखला को कम तनावपूर्ण नोट पर समाप्त करने के लिए, क्वांटम कंप्यूटर किसी भी दो भाषाओं के बीच, या तो स्काइप चैट पर या आपके कान में पहनने योग्य ऑडियो या इम्प्लांट के उपयोग के माध्यम से लगभग सही, रीयल-टाइम भाषा अनुवाद को सक्षम करेगा। .

20 वर्षों में, भाषा अब व्यापार और रोजमर्रा की बातचीत में बाधा नहीं बनेगी। उदाहरण के लिए, एक व्यक्ति जो केवल अंग्रेजी बोलता है, वह विदेशों में भागीदारों के साथ व्यापार संबंधों में अधिक आत्मविश्वास से प्रवेश कर सकता है जहां अंग्रेजी ब्रांड अन्यथा प्रवेश करने में असफल हो जाते हैं, और उक्त विदेशी देशों का दौरा करते समय, यह व्यक्ति किसी ऐसे व्यक्ति के प्यार में भी पड़ सकता है जो केवल कैंटोनीज़ बोलने के लिए होता है।

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