क्वांटम कंप्यूटिंग की शक्ति को अनलॉक करना: यह दुनिया को कैसे बदल सकता है

क्वांटम कंप्यूटिंग में वास्तविकता की प्रकृति की वर्तमान समझ को पूरी तरह से बदलने की क्षमता है। एक सिद्धांत है कि क्वांटम कंप्यूटिंग से पता चलेगा कि ब्रह्मांड कई समानांतर ब्रह्मांडों में विभाजित होता है, और उनमें से प्रत्येक में विभिन्न परिणामों के साथ वास्तविकता का एक संस्करण होता है। यह अभी भी भौतिकविदों के बीच बहस का विषय है, लेकिन यह सच हो सकता है।

क्या यह क्वांटम कंप्यूटिंग में आपकी रुचि को बढ़ाता है? यदि हां, तो आइए इस रोमांचक क्षेत्र में गोता लगाएं और पता लगाएं।

क्वांटम कंप्यूटिंग: परिभाषा और सिद्धांत

क्वांटम कंप्यूटिंग क्वांटम यांत्रिकी के अद्वितीय सिद्धांतों का उपयोग करना चाहता है। इसके मूल में, क्वांटम कंप्यूटिंग क्वांटम बिट्स (या क्यूबिट) का उपयोग करने के विचार पर आधारित है, जो कम्प्यूटेशन करने के लिए केवल एक द्विआधारी मूल्य का प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं। और क्षेत्र का लक्ष्य शक्तिशाली नई कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकियों का निर्माण करना है। 

क्वांटम कंप्यूटिंग कुछ प्रमुख सिद्धांतों पर आधारित है:

• सुपरपोजिशन – यह क्यूबिट को एक ही समय में कई मूल्यों का प्रतिनिधित्व करने की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, एक क्यूबिट 0 और 1 दोनों का प्रतिनिधित्व कर सकता है, जबकि शास्त्रीय बिट्स केवल 0 या 1 हो सकते हैं।
• उलझाव – जब दो क्यूबिट आपस में उलझ जाते हैं, तो उनकी अवस्थाएं इस तरह से जुड़ी हो जाती हैं जिसे शास्त्रीय भौतिकी द्वारा समझाया नहीं जा सकता है। जो बात इसे खास बनाती है वह यह है कि दो क्यूबिट के बीच की जानकारी तुरंत संचारित हो जाती है। उनके बीच की दूरी कोई मायने नहीं रखती।
• असंगति – यह एक नकारात्मक पक्ष है। क्यूबिट की नाजुक क्वांटम अवस्थाएं उनके पर्यावरण से परेशान हो सकती हैं, जिससे वे अपनी सुसंगतता खो देते हैं। उस स्थिति में, वे शास्त्रीय बिट्स के समान हो जाते हैं। 

क्वांटम कंप्यूटिंग की अवधारणा को समझना मुश्किल हो सकता है, यहां तक कि कण भौतिकविदों के लिए भी। सुपरपोजिशन और उलझाव का विचार विशेष रूप से मन-झुकने वाला हो सकता है, इसलिए यह महसूस करना सामान्य है कि यह अंतर्ज्ञान को चुनौती देता है कि दुनिया उप-परमाणु स्तर पर कैसे काम करती है।

प्रौद्योगिकी का उदय

रोटमैन स्कूल ऑफ मैनेजमेंट के अवि गोल्डफार्ब और वाटरलू विश्वविद्यालय के रोजर मेल्को ने कहा, “क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए बड़े पैमाने पर संयोजन समस्याओं को तेजी से और सस्ता हल करने के अवसर ने हाल के वर्षों में अरबों डॉलर के निवेश को प्रोत्साहित किया है।

क्वांटम कंप्यूटिंग के विकास को चलाने वाले प्रमुख कारकों में से एक समस्याओं को हल करने की क्षमता है। उदाहरण के लिए, क्वांटम कंप्यूटर को कुछ प्रकार की गणितीय समस्याओं को तेजी से हल करने में सक्षम दिखाया गया है।

एक अन्य कारक यह है कि प्रौद्योगिकी में ही महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। शोधकर्ता क्यूबिट के निर्माण और नियंत्रण के लिए नए तरीके विकसित कर रहे हैं, और क्वांटम कंप्यूटिंग के अद्वितीय गुणों का लाभ उठाने के लिए नए एल्गोरिदम हैं।

कई बड़ी कंपनियों, आईबीएम, गूगल और माइक्रोसॉफ्ट ने क्वांटम कंप्यूटिंग आर एंड डी में भारी निवेश किया है। लेकिन यह केवल तकनीकी दिग्गज नहीं हैं जो काम करते हैं। नए स्टार्टअप और कंपनियों के गठन के साथ, सामूहिक प्रयास के माध्यम से क्षेत्र में बहुत सारी रोमांचक प्रगति हुई है।

क्वांटम कंप्यूटर क्या कर सकते हैं?

विशिष्ट उद्योगों और उपयोग के मामलों को कवर करने से पहले, आइए उन कार्यों के बारे में बात करें जो क्वांटम कंप्यूटर व्यापक ब्रशस्ट्रोक में सक्षम हैं। 

मशीन लर्निंग

जैसे-जैसे शोधकर्ता सूचना की मौलिक भौतिक सीमाओं में गहराई से उतरते हैं, वे नई जमीन तोड़ रहे हैं। और अब, वे जानकारी को संसाधित करने और हेरफेर करने के नए तरीकों को उजागर कर रहे हैं।

क्वांटम कंप्यूटर एक साथ विशाल मात्रा में डेटा संसाधित कर सकते हैं। यह शास्त्रीय कंप्यूटरों की तुलना में बड़े पैमाने पर, डेटा-गहन एमएल एल्गोरिदम को अधिक कुशलता से निष्पादित करना संभव बनाता है। इसके अलावा, नए एल्गोरिदम क्वांटम कंप्यूटिंग के अद्वितीय गुणों का लाभ उठा सकते हैं, जैसे कि उलझाव और सुपरपोजिशन। 

अनुकूलन

अनुकूलन के लिए क्वांटम कंप्यूटिंग के प्रमुख लाभों में से एक, फिर से, कम्प्यूटेशन की गति है। इस प्रकार, वे उन समस्याओं को संभाल सकते हैं जो अन्य एल्गोरिदम की पहुंच से परे हैं और कई संभावित विकल्पों के बीच सबसे अच्छा समाधान पा सकते हैं।

अनुकरण

यदि आपको याद है, तो क्यूबिट एक साथ कई राज्यों में मौजूद हो सकते हैं। शोधकर्ताओं और व्यवसायों के लिए इसका क्या मतलब है कि सिमुलेशन समानांतर में चल सकते हैं। इसे पूरी तरह से महसूस करने के लिए अभी भी बहुत शोध किया जाना बाकी है, लेकिन इसका उपयोग पहले से ही जटिल प्रणालियों के व्यवहार को सटीक रूप से मॉडल करने और उनके गुणों की भविष्यवाणी करने के लिए किया जाता है।

क्वांटम कंप्यूटिंग महत्वपूर्ण क्यों है? 

के लाभों को सूचीबद्ध करके अब तक चर्चा की गई जानकारी का जायजा लेते आइए क्वांटम कंप्यूटिंग  हैं:

• गति – क्वांटम कंप्यूटर कई क्षेत्रों में क्वांटम यांत्रिक घटनाओं का लाभ उठा सकते हैं जिनके लिए त्वरित, बड़े पैमाने पर गणना की आवश्यकता होती है।
• समांतरता – एक रैखिक अनुक्रम में जानकारी को संसाधित करने के बजाय, यह तकनीक एक साथ कई इनपुट को संभाल सकती है। 
• ऊर्जा दक्षता – यह लाभ कंप्यूटिंग पावर की बढ़ती मांग और संबंधित ऊर्जा लागतों के प्रकाश में उल्लेखनीय है। 
• सुरक्षित संचार – क्वांटम कुंजी वितरण प्रोटोकॉल और क्वांटम-सुरक्षित एन्क्रिप्शन इसके दो उदाहरण हैं। जैसे-जैसे क्वांटम कंप्यूटिंग आगे बढ़ती है, यह वर्तमान में उपयोग में आने वाले कई एन्क्रिप्शन विधियों को तोड़ने में सक्षम हो सकता है, और इससे क्वांटम-सुरक्षित एन्क्रिप्शन की आवश्यकता और भी बढ़ जाती है। 

वर्तमान उद्योग उपयोग के मामले

जबकि अभी भी अपने शुरुआती चरणों में, क्वांटम कंप्यूटिंग ने पहले से ही उपयोग के मामलों की एक श्रृंखला में आशाजनक परिणाम दिखाए हैं: 

फार्मास्यूटिकल्स

अनुसंधान और विकास में, बाजार में एक नई दवा लाने की प्रक्रिया में दस साल तक लग सकते हैं और औसतन $ 2 बिलियन की लागत आ सकती है। हालांकि, क्वांटम कंप्यूटिंग इसे नाटकीय रूप से तेज कर सकती है। इससे भी अधिक, यह इसे अधिक लक्षित और सटीक बना सकता है। 

क्वांटम कंप्यूटिंग लक्ष्य पहचान, दवा डिजाइन और विषाक्तता परीक्षण को परीक्षण और त्रुटि पर कम निर्भर बनाता है। इससे सही रोगियों को उत्पादों का तेजी से विकास और वितरण होता है।

वित्त

इसी तरह, क्वांटम कंप्यूटिंग कुशलतापूर्वक जटिल वित्तीय मॉडल का अनुकरण और विश्लेषण कर सकती है। जिसे चलने में दिन या सप्ताह लगते थे, अब घंटों या मिनटों का समय लगता है।

2020 में, जेपी मॉर्गन चेस ने वित्त में प्रौद्योगिकी की क्षमता का पता लगाने के लिए एक क्वांटम कंप्यूटिंग पहल शुरू की। प्रयोगशाला के फोकस के मुख्य क्षेत्र वित्तीय प्रणालियों और छेड़छाड़ मुक्त क्वांटम नेटवर्क की सटीक भविष्यवाणियां हैं।

जटिल विनिर्माण

प्रौद्योगिकी एक जटिल विनिर्माण प्रक्रिया में उत्पाद विफलताओं के मूल कारणों की पहचान करने में मदद कर सकती है। इस तरह, संगठन को उस प्रक्रिया के उस हिस्से का पता चल जाएगा जिसने उत्पाद विफलता की घटनाओं में योगदान दिया। 

उदाहरण के लिए, माइक्रोचिप्स जैसे उत्पादों के लिए, उत्पादन प्रक्रिया में हजारों चरण हो सकते हैं। और क्वांटम कंप्यूटिंग की शुरूआत के साथ, उत्पादक न केवल महंगी विफलताओं को रोक सकते हैं बल्कि दक्षता भी बढ़ा सकते हैं। 

मोटर वाहन

क्वांटम कंप्यूटिंग वाहन डिजाइन के साथ भी सहायता करता है। विशेष रूप से, यह हल्के, उच्च शक्ति वाली सामग्रियों के विकास में मदद करता है जो ईंधन दक्षता में सुधार कर सकते हैं और उत्सर्जन को कम कर सकते हैं। चूंकि मोटर वाहन उद्योग इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड वाहनों की ओर बढ़ रहा है, इसलिए यह अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा।

गतिशीलता और यातायात प्रबंधन एक और क्षेत्र है जहां क्वांटम कंप्यूटिंग मूल्य प्रदान कर सकती है। उदाहरण के लिए, यह वास्तविक समय मार्ग योजना बनाने और भीड़ को कम करने के लिए सड़क की स्थिति, मौसम और यातायात पैटर्न जैसे कारकों को ध्यान में रख सकता है।

अगले दशक में आगामी घटनाक्रम

“लगभग 2030 तक, हमारा मानना है कि क्वांटम-कंप्यूटिंग उपयोग के मामलों में एक हाइब्रिड ऑपरेटिंग मॉडल होगा जो क्वांटम और पारंपरिक उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग के बीच एक क्रॉस है। उदाहरण के लिए, पारंपरिक उच्च-प्रदर्शन वाले कंप्यूटर क्वांटम-प्रेरित एल्गोरिदम से लाभान्वित हो सकते हैं,” क्सानाडु क्वांटम टेक्नोलॉजीज में जुआन मिगुएल अर्राज़ोला लिखते हैं। 

हाइब्रिड मॉडल को एक तरफ रखते हुए, अगला दशक इस अत्याधुनिक क्षेत्र में तेजी से प्रगति का समय होने का वादा करता है। यहां कुछ घटनाक्रम दिए गए हैं जिन पर नजर रखनी चाहिए: 

• बढ़ी हुई क्यूबिट गिनती – सुसंगतता बनाए रखते हुए एक प्रणाली में क्यूबिट की संख्या बढ़ाना सबसे बड़ी वर्तमान चुनौतियों में से एक है। आईबीएम और गूगल दर्जनों क्यूबिट के साथ क्वांटम सिस्टम पर काम कर रहे हैं। भविष्य में, यह संख्या सैकड़ों या हजारों तक बढ़ सकती है।
• बेहतर त्रुटि सुधार – शोधकर्ता बेहतर त्रुटि-सुधार तकनीकविकसित कर रहे हैं जो पर्यावरणीय शोर और असंगति के बावजूद सूचना की अखंडता को बनाए रख सकते हैं। 
• क्वांटम क्रिप्टोग्राफी – जब बाजार में जारी किया जाता है, तो क्वांटम क्रिप्टोग्राफी संदेशों की गोपनीयता की गारंटी देने के लिए उप-परमाणु कणों के व्यवहार का उपयोग करेगी। इसे बदले बिना सिस्टम का निरीक्षण करना असंभव होगा।
• नए व्यावहारिक अनुप्रयोग – आप सामग्री विज्ञान, आपूर्ति श्रृंखला, मौसम पूर्वानुमान, और अधिक में क्वांटम कंप्यूटिंग के अधिक व्यावहारिक अनुप्रयोगों को देखने की उम्मीद कर सकते हैं।

क्वांटम कंप्यूटिंग दुनिया को कैसे बदल देगा?

अब से दस साल बाद एक काल्पनिक दुनिया में, एक बड़ी ऊर्जा कंपनी क्वांटम कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकी में निवेश करती है। वे एक क्वांटम एल्गोरिथ्म विकसित करते हैं जो वास्तविक समय में ऊर्जा की मांग की भविष्यवाणी कर सकता है और ऊर्जा के वितरण को अनुकूलित कर सकता है। इससे उनके कार्बन पदचिह्न और ऊर्जा लागत में उल्लेखनीय कमी आती है।

कंपनी पवन टरबाइन और सौर पैनलों को रखने के लिए क्वांटम कंप्यूटिंग का उपयोग करने के लिए एक अक्षय ऊर्जा प्रदाता के साथ भी साझेदारी करती है। क्वांटम एल्गोरिथ्म हवा की गति, सूर्य की तीव्रता और इलाके को ध्यान में रखता है और सबसे कुशल प्लेसमेंट निर्धारित करता है।

यहां एक और परिदृश्य है: एक कंपनी एक नया, क्वांटम प्रतिरोधी एन्क्रिप्शन एल्गोरिदम विकसित करती है। यह एल्गोरिथ्म एन्क्रिप्शन परिदृश्यों की एक विस्तृत श्रृंखला का अनुकरण कर सकता है और उन कमजोरियों की पहचान कर सकता है जो पारंपरिक कंप्यूटिंग विधियां पता नहीं लगा सकती हैं। यह सफलता बाद में दुनिया भर में सरकारों, वित्तीय संस्थानों और निगमों द्वारा अपनाई जाती है और सुरक्षित संचार और डेटा भंडारण के एक नए युग की शुरुआत करती है।

क्वांटम कंप्यूटिंग के बारे में चिंताओं को संबोधित करना

कुछ चिंताएं हैं जिन्हें व्यापक रूप से अपनाने से पहले संबोधित करने की आवश्यकता है: 

• सुरक्षा – क्वांटम कंप्यूटिंग संभावित रूप से वर्तमान एन्क्रिप्शन मानकों को तोड़ सकती है, संवेदनशील डेटा से समझौता कर सकती है। शुक्र है, शोधकर्ता नई एन्क्रिप्शन तकनीकों की खोज कर रहे हैं।
• हार्डवेयर सीमाएं – इन कंप्यूटरों को बेहद ठंडे तापमान और उनके पर्यावरण पर सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है। लेकिन समय के साथ, हार्डवेयर अधिक स्थिर और कम मांग वाला हो सकता है। 
• सॉफ्टवेयर सीमाएं – क्वांटम सिस्टम के अद्वितीय गुण सॉफ्टवेयर विकास को अधिक चुनौतीपूर्ण बनाते हैं। पेशेवर प्रोग्रामिंग भाषाओं को बेहतर बनाने का प्रयास कर रहे हैं जिन्हें बढ़ती जरूरतों के अनुकूल बनाया जा सकता है।
• प्रतिभा की कमी – इस चिंता को दूर करने का एक तरीका क्वांटम विशेषज्ञों की अगली पीढ़ी के लिए शिक्षा और प्रशिक्षण कार्यक्रमों में निवेश करना है।
• नैतिक चिंताएं – हर नई तकनीक का दुरुपयोग होने का खतरा होता है। इसलिए, जिम्मेदार उपयोग सुनिश्चित करने के लिए नैतिक दिशानिर्देश और नियम स्थापित करना महत्वपूर्ण होगा।

क्वांटम कंप्यूटिंग की परिपक्वता के लिए तैयार करने के लिए कदम

जैसा कि क्वांटम कंप्यूटिंग विकास के एक नए चरण में प्रवेश करने के लिए तैयार हो रहा है, मैकिन्से क्वांटम-कंप्यूटिंग उद्योग के बाहर के नेताओं के लिए पांच-चरणीय कार्य योजना साझा करता है:

1. उद्योग की प्रगति के साथ वर्तमान रहें और क्वांटम-कंप्यूटिंग विशेषज्ञ क्वांटम-कंप्यूटिंग अनुप्रयोगों का विश्लेषण करें। इसके अतिरिक्त या वैकल्पिक रूप से, बाहरी शोधकर्ताओं के साथ सहयोग करें और क्वांटम-कंप्यूटिंग कंसोर्टियम में भाग लें।
2. अपने उद्योग के भीतर प्रमुख जोखिमों, व्यवधानों और अवसरों पर शोध करें।
3. ज्ञान और प्रतिभा तक पहुंच बढ़ाने के लिए सॉफ्टवेयर कंपनियों में निवेश करने पर विचार करें। अधिक व्यावहारिक दृष्टिकोण के लिए, उनके साथ साझेदारी करें।
4. इन-हाउस विशेषज्ञों की भर्ती आपके संचालन को अगले स्तर तक ले जा सकती है। संभावित उपयोग के मामलों की खोज के लिए तीन विशेषज्ञों की एक कॉम्पैक्ट टीम पर्याप्त है। 
5. एक डिजिटल बुनियादी ढांचा स्थापित करें जो क्वांटम कंप्यूटिंग की मौलिक परिचालन मांगों को पूरा करता है। इसमें यह सुनिश्चित करना शामिल है कि प्रासंगिक डेटा डिजिटल डेटाबेस में उपलब्ध है और अधिक शक्तिशाली हार्डवेयर के लिए पारंपरिक कंप्यूटिंग वर्कफ़्लो को कॉन्फ़िगर करना शामिल है।

सारांश

क्वांटम कंप्यूटिंग में समस्या-समाधान में क्रांति लाने की क्षमता है, जैसा कि वर्तमान उपयोग के मामलों से साबित होता है। प्रौद्योगिकी तेजी से कंप्यूटिंग शक्ति बढ़ाती है और पहले से हल नहीं होने वाली जटिल समस्याओं का समाधान प्रदान करती है। 

निकट भविष्य में, आप चिकित्सा, वित्त, जलवायु विज्ञान, क्रिप्टोग्राफी, ऊर्जा और अधिक के क्षेत्र में क्वांटम गणना में अधिक विकास की उम्मीद कर सकते हैं। लेकिन इस बीच, इन क्षेत्रों को अपना हिस्सा करने की आवश्यकता है – उन्नत बुनियादी ढांचे, हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के लिए आवश्यकताओं को पूरा करें। 

स्रोत:

क्वांटम कंप्यूटिंग क्या है?  अमेज़ॅन एडब्ल्यूएस

क्वांटम कंप्यूटर विकसित करने के लिए दुनिया बदलने वाली दौड़, द न्यू यॉर्कर

क्वांटम कंप्यूटिंग उपयोग के मामले- आपको क्या जानने की आवश्यकता है, मैककिन्से 

क्वांटम कंप्यूटिंग आ रहा है। यह क्या कर सकता है?  हार्वर्ड बिजनेस रिव्यू