কোয়ান্টাম কম্পিউটিং কীভাবে কাজ করে এবং কেন এটি গুরুত্বপূর্ণ

কম্পিউটারগুলি সমাজে আমূল পরিবর্তন করেছে। দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের অবসানের খুব শীঘ্রই, বিজ্ঞানীরা কম্পিউটারকে বিভিন্ন ধরণের সমস্যা সমাধানের জন্য ব্যবহার করছিলেন। অগ্রগতি অবিশ্বাস্যভাবে দ্রুত ছিল। 1970 এর দশকের মধ্যে, হোম কম্পিউটারের জন্ম হয়েছিল।

তবুও এই সমস্ত অগ্রগতির জন্য, কিছু সমস্যা এখনও সত্যই শক্ত। কম্পিউটারগুলি যত ভালই পাবে না কেন, বড় সংখ্যক ফ্যাক্টর তৈরি করা বা কুরিয়ার রুটগুলি অনুকূলকরণের মতো চ্যালেঞ্জগুলি এখনও কঠিন।

বিটগুলি গণনা করার একমাত্র উপায় নয়। কোয়ান্টাম মেকানিক্স - এমন নিয়ম যা পরমাণু এবং অণুগুলির বিশ্ব পরিচালনা করে - এটি গণনা করতেও ব্যবহৃত হতে পারে। এবং এই গণনাগুলি একটি উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন উপায়ে সঞ্চালিত হয়।

আশা করা যায় যে কোনও দিন এই "কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি" কঠিন সমস্যার সমাধান করতে সক্ষম হবে। তবে কোয়ান্টাম কম্পিউটার আসলে কী এবং তারা কীভাবে কাজ করে?

আইবিএম থেকে 16 কুইট কোয়ান্টাম কম্পিউটার (আইবিএম কোয়ান্টাম অভিজ্ঞতা)

কোয়ান্টাম কম্পিউটারের অধীনে একটি বিশদ বিবরণ প্রকাশ করে যে গবেষকরা কেন এতটাই আশাবাদী যে এই কম্পিউটারগুলি এতটাই শক্তিশালী হবে - এবং ইন্টেলের নতুন প্রজন্মের প্রসেসরের মতো শক্তিশালী নয়। না, একটি ব্যবহারিক কোয়ান্টাম কম্পিউটারে বিশ্বের পরিবর্তন করার সম্ভাবনা রয়েছে। ডি-ওয়েভ, আইবিএম, এবং গুগলের মতো সংস্থাগুলি, সারা বিশ্বের গবেষণা ল্যাবগুলির সাথে, সকলেই প্রথম ব্যবহারিক কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির জন্য দৌড়াদৌড়ি করছে।

কোয়ান্টাম কম্পিউটারকে কী আলাদা করে তোলে?

কোয়ান্টাম এবং traditionalতিহ্যবাহী কম্পিউটিংয়ের মধ্যে পার্থক্য বোঝানোর জন্য, দক্ষিণ ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের শারীরিক তাত্ত্বিক রসায়ন বিভাগের অধ্যাপক ড্যানিয়েল লিডার নিম্নলিখিত উপমাটি ব্যবহার করেছেন (যা আমি সংশোধন করেছি)।

সাদা বলের পূর্ণ বাক্সে একটি কালো বলের সন্ধানের কল্পনা করুন এবং আপনি বাক্সের ভিতরে দেখতে পাচ্ছেন না। কালো বলটি সন্ধান করতে, আপনি অন্ধভাবে একটি বল ধরেন, রঙটি পরীক্ষা করে দেখুন এবং এটি কালো না হলে ফেলে দিন। আপনি প্রথমবারে কালো বলটি ধরে ফেলতে পারেন, বা আপনি সম্ভবত এটি শেষ করেছেন।

সর্বাধিক সম্ভাব্য ফলাফল: আপনি হতাশায় বাক্সটি ধ্বংস করেছেন।

এখন আসুন একটি কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমে স্যুইচ করা যাক। আপনার কোয়ান্টামের হাত বাক্সে পৌঁছে তবে তারা কোনও বল ধরবে না। পরিবর্তে, এই হাতগুলি প্রতিটি বল বাছাই করার সম্ভাবনাগুলি ধরে রাখে - কালো বল সহ। যদি বাক্সটিতে 10 টি বল থাকে তবে আপনার কোয়ান্টামের হাতে 10 টি সমান সম্ভাবনা রয়েছে।

এরপরে, আপনি একটি কোয়ান্টাম অ্যালগরিদম চালান যা বলটি কালো হওয়ার সম্ভাবনা বাড়িয়ে তোলে। এরপরে, আপনি আপনার হাতটি পরীক্ষা করুন: হতাশাবোধকভাবে, বলটি সাদা। আপনি ফিরে বাক্সে পৌঁছে। তবে এবার সম্ভাবনা সমান নয়: কালো বলের সন্ধানের সম্ভাবনা অন্যান্য বলের তুলনায় এখন বেশি।

এটি যেন আগের চেষ্টাটি খুঁজে পেয়েছে এমন একটি অতিরিক্ত সাদা বল ছুঁড়ে ফেলেছে। এটি প্রতিটি প্রচেষ্টার জন্যই ঘটে, তাই কালো বল দ্রুত খুঁজে পাওয়ার সম্ভাবনা দ্রুত বেড়ে যায়। এই সম্ভাবনাগুলি যেভাবে পরিবর্তিত হবে তার মূল কীটি হল কোয়ান্টামের বিবরণ comp বা "কুইটস", কম্পিউটিংয়ের ক্ষেত্রে — কীভাবে ম্যানিপুলেটেড হয়।

কোয়ান্টাম সুপারপজিশন স্টেটস

কীভাবে এটি সমস্ত কাজ করে তা দেখতে বাক্স-অফ-বলগুলির গল্পটি ভাঙা যাক।

কোয়ান্টাম হাত বাক্সে পৌঁছে এবং সম্ভাব্যতা ধরে ফেলে। Traditionalতিহ্যগত কম্পিউটিংয়ে, তথ্যগুলি বিট হিসাবে সঞ্চিত হয় যার নির্দিষ্ট মান রয়েছে। একটি বিট হয় এক এক বা শূন্য। কিছুটা মূল্য চেক করা কোনওভাবেই এটি সংশোধন করে না।

তবে একটি কোয়েট সরাসরি বিটের মান উপস্থাপন করে না; এটি চূড়ান্ত এক বা শূন্য হওয়ার সম্ভাবনা ধারণ করে। একে বলা হয় "কোয়ান্টাম সুপারপজিশন অবস্থা"।

আমরা যখন কুইটের মানটি যাচাই করি, তবে আমরা সম্ভাবনাটি পাই না। পরিমাপটি এক বা একটি শূন্য প্রকাশ করে super পছন্দটি সুপারপজিশনের সম্ভাব্যতা থেকে এলোমেলোভাবে নির্ধারিত হয়। পরিমাপ কুইটের মান নির্ধারণ করে। যদি আমরা কুইটটি পরিমাপ করি এবং একটি পাই, আবার চেক করলেও ফলাফলটি পাওয়া যায়।

আমরা যখন বাক্সে পৌঁছে যাই, আমরা আসলে কুইটসের একটি সেট নিচ্ছি - সমস্ত বল উপস্থাপনের জন্য যথেষ্ট। কুইটগুলিকে একটি সুপারপজিশন অবস্থায় রাখা হয় যা প্রতিটি বল খুঁজে পাওয়ার সম্ভাবনা রাখে। যেহেতু অনুসন্ধান সম্পূর্ণরূপে এলোমেলো, প্রতিটি বল সমান সম্ভাবনার সাথে প্রতিনিধিত্ব করে।

এখন আমরা একটি অ্যালগরিদম চালাই যা কালো বল খুঁজে পাওয়ার সম্ভাবনা বাড়িয়ে তোলে।

আপনি জিজ্ঞাসা করতে পারেন: আপনি কীভাবে একটি শিখর না ছিটিয়ে সম্ভাবনা বাড়াতে পারেন? উত্তরটি কীভাবে একটি চত্বর সম্ভাব্যতা ধারণ করে in একটি সম্ভাবনা শূন্য এবং একের মধ্যে একটি সংখ্যা দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়। তবে কুইটগুলি সম্ভাবনা প্রশস্ততা ধারণ করে, যা ইতিবাচক বা নেতিবাচক হতে পারে।

লিডার যেমনটি লিখেছেন: “[টি] তাঁর সেখানেই আসল পার্থক্য রয়েছে। [শাস্ত্রীয় পদার্থবিজ্ঞানে] নেতিবাচক সম্ভাবনার কোনও ধারণা নেই, তবে এটি অর্থহীন… তবে কোয়ান্টামের ক্ষেত্রে আমরা [একটি] নেতিবাচক [সম্ভাবনা] প্রশস্ততা [ইতিবাচক] প্রশমিতি বাতিল করতে পারি। এই হস্তক্ষেপের কৌশলগুলির মাধ্যমেই আমরা বুঝতে শুরু করতে পারি যে কোয়ান্টাম কম্পিউটিং কীভাবে একটি সুবিধা পেতে পারে। "

দুটি মূল বক্তব্য সেই উদ্ধৃতিতে লুকানো আছে। যখন নেতিবাচক প্রশস্ততা একটি ইতিবাচক প্রশস্ততা পূরণ করে, নেট ফলাফল শূন্যের কাছাকাছি কিছু হয়, সুতরাং সেই নির্দিষ্ট ফলাফলের সম্ভাবনা হ্রাস পায়; যদি দুটি ইতিবাচক প্রশস্ততা পূরণ হয়, তবে ফলাফলের সম্ভাবনা বৃদ্ধি পায়। যে, আমরা কুইট পরিমাপ না করে একটি নির্দিষ্ট ফলাফলের সম্ভাবনা হেরফের করতে পারি। (মনে রাখবেন, একটি পরিমাপ করা সুপারপজিশন রাষ্ট্রটিকে ধ্বংস করবে))

আরও গুরুত্বপূর্ণ, কুইবিটগুলি নিজের কাছে এটি করা যায়। যখন আমরা একটি ইতিবাচক প্রশস্ততা একটি নেতিবাচক প্রশস্ততার সাথে মিলিত হওয়ার কথা বলি তখন এই প্রশস্ততাগুলি একই কোয়েট থেকে হতে পারে। এবং যদি এটি আপনার মনকে কিছুটা বাঁকানো এবং কৃপণ করে তোলে না, কিছুই হবে না।

ফলস্বরূপ, একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার দ্রুত একটি ভুল উত্তর পাওয়ার সম্ভাবনা হ্রাস করতে পারে এবং সঠিক উত্তর পাওয়ার প্রতিকূলতা বাড়াতে পারে। কোয়ান্টাম কম্পিউটার ডান বল খুঁজে পাওয়ার সম্ভাবনা বাড়াতে এটি হ'ল কৌশল exactly

একটি ত্রুটি-প্রবণ প্রক্রিয়া

একটি গণনা সম্পাদন করতে, অনেক কুইবিটের সুপারপজিশনের অবস্থাটি পরিবর্তন করা হয়। তবে ইচ্ছাকৃত পরিবর্তনগুলির মধ্যে, পরিবেশটি সুপারপজিশনের স্থিতিও পরিবর্তন করে। এই শব্দটি কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের শত্রু, সুপারপজিশন রাষ্ট্রগুলিকে ধ্বংস করতে পারে যত দ্রুত আমরা তাদের তৈরি করতে পারি।

ফলাফলটি হ'ল কুইটগুলি অবিশ্বাস্য এবং ত্রুটির প্রবণ। এবং এই ত্রুটিগুলি আবিষ্কার করে সংশোধন করতে হবে।

এটি তুচ্ছ নয়। লিডার যেমনটি লিখেছেন: "[ডাব্লু] ই কোয়ান্টাম গণনা সঠিকভাবে সম্পাদন করা যেতে পারে তা নিশ্চিত করার জন্য একটি উচ্চ ডিগ্রি রিডানডেন্সি ব্যবহার করতে হবে। সুতরাং, তাহলে, এনকোডিংয়ের কারণে এই ওভারহেডটি কী? ঠিক আছে, এটি বেশ মারাত্মক হতে পারে, এটি 1,000 বা 1,000,000 এর কারণগুলি দ্বারা হতে পারে। "

অন্য কথায়, প্রতিটি বিট তথ্য একক কুইবটের পরিবর্তে কুইবিটের একটি ছোট সেনাবাহিনীতে এনকোড করা হয়।

কোয়ান্টাম কম্পিউটার কীভাবে তৈরি করবেন

কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির জন্য বেশ কয়েকটি বেসিক পন্থা রয়েছে। সর্বাধিক প্রচলিত পদ্ধতির বিষয়টি হ'ল আমরা এখন কম্পিউটার তৈরির মতো, যার নাম কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের সার্কিট মডেল।

প্রতিটি প্রোগ্রাম নির্দিষ্ট লজিক অপারেশনগুলির একটি সিরিজে বিভক্ত হয়ে যায়, যার বেশিরভাগই একটি দ্বিতীয় কোয়েটের সম্ভাব্যতা বিস্তারের উপর নির্ভর করে এক কুইবিটের সম্ভাবনা প্রশস্ততা পরিবর্তন করে। একটি সার্কিট-ভিত্তিক কোয়ান্টাম কম্পিউটার কুইবিটের একটি প্রারম্ভিক সেট নেয় এবং প্রোগ্রামের প্রতিটি ক্রম ক্রমান্বয়ে সম্পাদন করে। প্রোগ্রামটি চালানোর পরে, কুইবিট রাজ্যগুলি একটি উত্তর পাওয়ার জন্য পড়ে।

আইবিএম এই ধরণের কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরি করে এবং আপনি তাদের সাথে খেলতেও পারেন। তবে এটি কোনওভাবেই নিশ্চিত নয় যে আইবিএম বা অন্য কোনও সার্কিট মডেল মানক হয়ে উঠবে। একটি কার্যকর আকার পর্যন্ত কুইট নম্বর এবং আজীবন স্কেল করা সহজ কাজ নয়।

ডি-ওয়েভ এবং গুগলের মতো অন্যান্য সংস্থাও আগ্রহী। তবে তাদের পদ্ধতির আইবিএম এবং বেশিরভাগ গবেষণা ল্যাবগুলির চেয়ে একদম আলাদা। কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির সর্বাধিক প্রচলিত পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে সাধারণ কম্পিউটারগুলির ধারণাগুলির সাথে ঘনিষ্ঠ হওয়া: অনুক্রমিক ক্রিয়াকলাপ সম্পাদনকারী লজিক গেট। তবে সরাসরি কম্পিউটারে লজিক অপারেশন ছাড়াই কাজ করা কম্পিউটার তৈরি করাও সম্ভব।

ডি-ওয়েভের কোয়ান্টাম অপটিমাইজার (ডি-ওয়েভ ইনক।)

দুটি পদ্ধতির মধ্যে পার্থক্যটি যথেষ্ট গভীর। যে কম্পিউটারে অনুক্রমিক যুক্তি ব্যবহার করা হয়, কম্পিউটারের দৈহিক বিন্যাসটি যুক্তিসঙ্গতভাবে সহজ তবে ক্রিয়াকলাপগুলির ক্রম (বা প্রোগ্রাম) দীর্ঘ এবং জটিল হয়ে উঠতে পারে। অনুক্রমিক যুক্তি ত্যাগ করে, প্রোগ্রামটি খুব সহজ হয়ে উঠেছে - আসলে, প্রায় কোনও প্রোগ্রামিং নেই — তবে শারীরিক বিন্যাস খুব চ্যালেঞ্জিং হয়ে যায়, কারণ প্রতিটি কুইবটকে অন্যান্য সমস্ত কুইবিটের সাথে সংযুক্ত থাকতে হয়।

কানাডিয়ান স্টার্টআপ ডি-ওয়েভ কিছু সময়ের জন্য কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের সীমিত আকারের অফার দিচ্ছিল, তবে এই মুহুর্তে, এর প্রসেসরগুলি ব্যবহারিক সমস্যাগুলি গ্রহণ করতে খুব কম। ডি-ওয়েভ প্রসেসরের লেআউটটি সমস্ত কুইবিটকে একে অপরের সাথে সংযুক্ত করে না। ফলস্বরূপ, এটি শুধুমাত্র কিছু ধরণের সমস্যা সমাধান করতে ব্যবহৃত হতে পারে তবে অন্যদের নয়।

বিষয়গুলিকে জটিল করার জন্য, এটি কম্পিউটারের পারফরম্যান্স থেকে জানা সম্ভব নয় যে এটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার। পরিবর্তে এটি একটি খুব দক্ষ traditionalতিহ্যবাহী কম্পিউটার হতে পারে। গুগল এবং লিডার (যিনি গুগলের পক্ষে কাজ করেন না) ডি-ওয়েভের অনুরূপ পন্থা ব্যবহার করছেন; তবে পার্থক্যটি হ'ল তারা লক্ষ্য করছে যে কীটগুলি একে অপরকে প্রভাবিত করে তা নিয়ন্ত্রণ করে। সেখান থেকে, তারা প্রমাণ করবে যে এই পদ্ধতিটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারের দিকে নিয়ে যায়।

কোয়ান্টাম সমাধানের জন্য একটি সমস্যা

বেশিরভাগ লোকেরা, যদি তারা কোয়ান্টাম কম্পিউটার সম্পর্কে সচেতন হয় তবে তাদের ব্রেকিং এনক্রিপশনের সাথে যুক্ত করে। আধুনিক দিনের ক্রিপ্টোগ্রাফি এই সত্যের উপর নির্ভর করে যে খুব বড় সংখ্যার মূল কারণগুলি খুঁজে পাওয়া খুব কঠিন।

একটি ব্যবহারিক কোয়ান্টাম কম্পিউটার সম্ভবত এটি বন্ধ করে দেবে। তবে কম-অশুভ অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে।

কোয়ান্টাম মেকানিক্স সমস্যা সমাধানের জন্য কোয়ান্টাম কম্পিউটার ব্যবহার করা বিকাশের অধীনে সবচেয়ে উত্তেজনাপূর্ণ। এটি সেই অ্যাপ্লিকেশন যা সম্ভবত বিশ্বকে বদলে দেবে।

কোয়ান্টাম মেকানিক্স আপনার কাপড়ের তুলা থেকে উদ্ভিদের সালোকসংশ্লেষণ পর্যন্ত উপকরণগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি বর্ণনা করে। এমনকি সবচেয়ে শক্তিশালী traditionalতিহ্যবাহী কম্পিউটারগুলির সাথেও প্রায় 30 টিরও বেশি পরমাণুযুক্ত কোনও অণুর বৈশিষ্ট্য গণনা করা বেশ অসম্ভব। পরিবর্তে, আমরা শর্টকাট নিই, যা সবসময় খুব ভাল কাজ করে না।

একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার অনেক বেশি নির্ভুল হতে পারে, তাই আমরা সেই গণনার মধ্যে আরও অনেক বেশি আস্থা রাখতে পারি। বিজ্ঞানীরা আরও অনেক বিজাতীয় বৈশিষ্ট্য যেমন সূর্যালোকের সংস্পর্শে আসার পরে শীতল হওয়া, এবং তারপরে প্রয়োজনীয় কাঠামো নির্ধারণের জন্য কোয়ান্টাম কম্পিউটার ব্যবহার করতে পারেন। এবং প্রকৃতপক্ষে অসম্ভব এমন বিদেশী বৈশিষ্ট্যগুলি আরও দ্রুত নির্মূল করা যেতে পারে।

আমরা কত কাছে?

কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি 1990 এর দশকে প্রথম বিক্ষোভের সাথে তত্ত্বের সাথে আগত। তবুও, আপনার গোপনীয়তাগুলি নিরাপদ, এবং আপনি আপনার অ্যাকাউন্টে কোনও খারাপ কম্পিউটার করে কোয়ান্টাম কম্পিউটার পাবেন না। লিডারের মতো গবেষকরা কিছু সময়ের জন্য ব্যবহারিক কোয়ান্টাম কম্পিউটারের প্রত্যাশা করেন না।

লিডার বলেছেন যে বিশ্বে যেখানে কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধনের প্রয়োজন নেই সেখানে 100 কুইবটসের সাহায্যে, "আমরা কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি এমন একটি স্কেলে কোয়ান্টাম সিস্টেম ব্যবহার করে সিমুলেট করা শুরু করতে সক্ষম যা সবচেয়ে শক্তিশালী ক্লাসিকাল কম্পিউটারগুলির দ্বারা সম্ভব যা ছাড়িয়ে যায়।"

তবে গবেষকদের একটি লক্ষ্য রয়েছে, বিপজ্জনকভাবে, কোয়ান্টাম আধিপত্য। এর মহৎ নাম সত্ত্বেও, কোয়ান্টাম আধিপত্য কেবল এটি দেখায় যে একটি aতিহ্যবাহী কম্পিউটারের দক্ষতার বাইরে যে কোনও সমস্যা, এমনকি কোনও ব্যবহারিক মূল্য নেই এমন একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারে সমাধান করা যেতে পারে।

পূর্বাভাস অনুযায়ী কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি সম্পাদন করতে পারে তা প্রদর্শন করা একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ এবং যেটি ঘটবে তা কেউ নিশ্চিতভাবে নিশ্চিত নয়। তবে কেবলমাত্র আমরা সত্যিই বিশ্বাস করতে পারি যে ভবিষ্যতের কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি তাদের প্রতিশ্রুতি দিতে পারে।

লিডার এমন একটি কম্পিউটার দেখার আশা করে যা আগামী 12 মাসে কোয়ান্টাম আধিপত্য অর্জনে সক্ষম হতে হবে। গুগল, বিশেষত, যত তাড়াতাড়ি সম্ভব কোয়ান্টাম আধিপত্য অর্জনের লক্ষ্য নিয়েছে বলে মনে হচ্ছে, যখন আইবিএম আরও সতর্ক দৃষ্টিভঙ্গি গ্রহণ করছে।

এর পরে, একটি নীরব তবে উত্তেজনাপূর্ণ ভবিষ্যত আমাদের জন্য অপেক্ষা করছে।