ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ. ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് മെഷീനുകൾ

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ ലോകത്തിന് വലിയ ഡാറ്റ പ്രോസസ്സിംഗ് വേഗത വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, എന്നാൽ ഏറ്റവും ലളിതമായ "ക്ലാസിക്കൽ അല്ലാത്ത" ഉദാഹരണം പോലും വികസിപ്പിക്കുന്നത് അത്ര എളുപ്പമല്ല. യേൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഭാവിയിലേക്ക് മറ്റൊരു ചുവടുവെപ്പ് നടത്തി: രണ്ട്-ക്വിറ്റ് സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ക്വാണ്ടം പ്രോസസർ സൃഷ്ടിക്കാനും അത് ലളിതമായ ക്വാണ്ടം അൽഗോരിതങ്ങളുമായി പ്രവർത്തിക്കാൻ പ്രാപ്തമാണെന്ന് കാണിക്കാനും അവർക്ക് കഴിഞ്ഞു.

കണികകളുടെ ക്വാണ്ടം ഗുണങ്ങൾക്ക് ശ്രദ്ധേയമായ ഫലങ്ങൾ നേടാൻ കഴിയും, എന്നാൽ സാധാരണ വസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് സിലിക്കൺ ഉപകരണങ്ങളുടെ ഒരു ക്വാണ്ടം അനലോഗ് സൃഷ്ടിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.

എന്നെ വിശദമാക്കാൻ അനുവദിക്കൂ. ക്ലാസിക്കൽ കമ്പ്യൂട്ടറുകളിൽ, വിവരങ്ങൾ 0, 1 (അതെ/ഇല്ല, ഓൺ/ഓഫ്) രൂപത്തിലാണ് എൻക്രിപ്റ്റ് ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. ഓരോ ബിറ്റ് മെമ്മറിക്കും ഈ രണ്ട് മൂല്യങ്ങളിൽ ഒന്ന് എടുക്കാം. രണ്ട് ബിറ്റുകളുടെ സംയോജനത്തിന് നാല് മൂല്യങ്ങൾ എടുക്കാം: 00, 11, 01 അല്ലെങ്കിൽ 10.

ക്വാണ്ടം ബിറ്റുകളുടെ (ക്വിറ്റുകളുടെ) കാര്യത്തിൽ, ക്വാണ്ടം സൂപ്പർപോസിഷന്റെ തത്വം കാരണം, ഒരു സെല്ലിൽ 0, 1 എന്നിവയും അവയുടെ സംയോജനവും (ഒരേ സമയം 00, 11, 01, 10 എന്നിവ) അടങ്ങിയിരിക്കാം (ഞങ്ങൾ സംസാരിച്ചു. ഇതിനെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ വിശദമായി). ഈ കാരണത്താലാണ് ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക് വേഗത്തിലും വലിയ അളവിലുള്ള വിവരങ്ങളോടെയും പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയുന്നത്.

കൂടാതെ, ക്യുബിറ്റുകൾക്ക് കുടുങ്ങിയേക്കാം: ഒരു ക്യുബിറ്റിന്റെ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയെ മറ്റൊന്നിന്റെ അവസ്ഥയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് മാത്രമേ വിവരിക്കാൻ കഴിയൂ (ഖരാവസ്ഥ സംവിധാനങ്ങളിൽ, ക്വാണ്ടം എൻടാൻഗ്ലെമെന്റ് ആദ്യമായി ഡയമണ്ടിൽ തിരിച്ചറിഞ്ഞു). ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ഈ സ്വത്ത് വിവര പ്രോസസ്സിംഗിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

യേൽ സെന്റർ ഫോർ ക്വാണ്ടം ആൻഡ് ഇൻഫർമേഷൻ ഫിസിക്സിൽ നിന്നുള്ള ലിയനാർഡോ ഡികാർലോയുടെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ ആദ്യമായി ഒരു ക്വാണ്ടം സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് പ്രോസസർ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിൽ വിജയിച്ചു.

അവസാനമായി, ക്വാണ്ടം പ്രോസസറുകൾ സാധാരണ കമ്പ്യൂട്ടർ ചിപ്പുകൾക്ക് സമാനമാണ് (ബ്ലേക്ക് ജോൺസൺ / യേൽ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയുടെ ഫോട്ടോ).

മുമ്പ്, ക്വിറ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്താൻ ലേസർ, ന്യൂക്ലിയർ മാഗ്നെറ്റിക് റിസോണൻസ്, അയോൺ ട്രാപ്പുകൾ എന്നിവ ഉപയോഗിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമായിരുന്നു, രചയിതാക്കൾ നേച്ചർ ജേണലിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച അവരുടെ ലേഖനത്തിൽ എഴുതുന്നു (അതിന്റെ പ്രീപ്രിന്റ് arXiv.org എന്ന വെബ്‌സൈറ്റിലും കാണാം).

എന്നാൽ ഒരു യഥാർത്ഥ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ ആവിർഭാവത്തെ അടുപ്പിക്കുന്നതിന്, ബാഹ്യ സാഹചര്യങ്ങളിലെ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളോട് സംവേദനക്ഷമത കുറഞ്ഞ ഒരു ലളിതമായ യന്ത്രം സൃഷ്ടിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. ഇതിനർത്ഥം ക്ലാസിക് സോളിഡ് മെറ്റീരിയലുകളിൽ നിന്ന് പ്രധാന പ്രവർത്തന ഭാഗങ്ങളിലൊന്ന് (പ്രോസസർ) സൃഷ്ടിക്കുന്നത് ഉചിതമാണ്.

ഡികാർലോയും അദ്ദേഹത്തിന്റെ സഹപ്രവർത്തകരും അത് ചെയ്തു. രണ്ട് ട്രാൻസ്‌മോൺ ക്യുബിറ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു ഉപകരണം അവർ നിർമ്മിച്ചു. ടണൽ കോൺടാക്റ്റുകളാൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു സൂപ്പർകണ്ടക്ടറിന്റെ രണ്ട് ശകലങ്ങളാണ് ട്രാൻസ്മോൺ.

ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ഒരു കൊറണ്ടം (അലുമിനിയം ഓക്സൈഡ്) അടിവസ്ത്രത്തിൽ നിക്ഷേപിച്ച സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് മെറ്റീരിയലിന്റെ (ഇതിൽ നിയോബിയം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു) ഒരു ഫിലിം ആണ് പ്രോസസ്സർ. ഗ്രോവുകൾ ഉപരിതലത്തിൽ പതിഞ്ഞിരിക്കുന്നു, വൈദ്യുതധാരയ്ക്ക് അവയിലൂടെ തുരങ്കം കയറാൻ കഴിയും (വീണ്ടും ക്വാണ്ടം ഇഫക്റ്റുകൾ കാരണം).

പുതിയ ചിപ്പിലെ ഈ ക്യുബിറ്റുകളിൽ രണ്ടെണ്ണം (ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയിലുള്ള കോടിക്കണക്കിന് അലുമിനിയം ആറ്റങ്ങളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുകയും ഒരൊറ്റ യൂണിറ്റായി പ്രവർത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു) ഒരു അറയാൽ വേർതിരിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് ഒരുതരം "ക്വാണ്ടം ബസ്" ആണ്.

"ഞങ്ങളുടെ മുൻ പരീക്ഷണങ്ങൾ രണ്ട് കൃത്രിമ ആറ്റങ്ങളെ ഒരു റെസൊണന്റ് ബസ് ഉപയോഗിച്ച് ബന്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് കാണിച്ചു, അത് ഒരു മൈക്രോവേവ് ട്രാൻസ്മിറ്ററാണ്," കൃതിയുടെ രചയിതാക്കളിൽ ഒരാളായ റോബർട്ട് ഷോൽകോഫ് പറയുന്നു.

പ്രോസസർ സൃഷ്ടിക്കാൻ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ആധുനിക വ്യവസായത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന സ്റ്റാൻഡേർഡ് സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ചു എന്നതാണ് വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട കാര്യം.

കുറഞ്ഞ പ്രവർത്തന താപനിലയാണ് പുതിയ ചിപ്പിന്റെ ഒരേയൊരു പോരായ്മ. സൂപ്പർകണ്ടക്ടിവിറ്റി നിലനിർത്താൻ, ഉപകരണം തണുപ്പിക്കണം. ചുറ്റുമുള്ള താപനില കേവല പൂജ്യത്തിന് മുകളിലായി നിലനിർത്തുന്ന ഒരു പ്രത്യേക സംവിധാനമാണ് ഇത് ചെയ്യുന്നത് (ഒരു കെൽവിന്റെ ആയിരത്തിലൊന്ന് ക്രമത്തിൽ).

പ്രോസസറിന്റെ ഫോട്ടോയിൽ സൂപ്പർഇമ്പോസ് ചെയ്ത യേലിൽ നിന്നുള്ള രണ്ട്-ക്വിറ്റ് ഉപകരണത്തിന്റെ ഡയഗ്രം. താഴെയുള്ള ഇൻസെറ്റുകൾ ട്രാൻസ്മോണുകൾ കാണിക്കുന്നു (പ്രകൃതിയുടെ ചിത്രീകരണം).

ഈ ക്യുബിറ്റുകൾ ക്വാണ്ടം എൻടാൻഗിൾമെന്റിന്റെ അവസ്ഥയിലായിരിക്കും (ഇത് ഒരു നിശ്ചിത ആവൃത്തിയിലുള്ള മൈക്രോവേവ് ഉപയോഗിച്ച് നേടാം). ഈ അവസ്ഥ എത്രത്തോളം നീണ്ടുനിൽക്കും എന്നത് വോൾട്ടേജ് പൾസ് നിർണ്ണയിക്കുന്നു.

ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഒരു മൈക്രോസെക്കൻഡ് (ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ മൂന്ന് മൈക്രോസെക്കൻഡ് പോലും) സംഭരണ ദൈർഘ്യം കൈവരിച്ചു, അത് ഇപ്പോഴും പരിധിയാണ്. എന്നാൽ വെറും പത്ത് വർഷം മുമ്പ് ഈ മൂല്യം ഒരു നാനോ സെക്കൻഡിൽ കവിഞ്ഞില്ല, അതായത്, അത് ആയിരം മടങ്ങ് കുറവാണ്.

"ദീർഘകാലം നിലനിൽക്കുന്ന" ക്യുബിറ്റുകൾക്ക് കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയുമെന്നതിനാൽ, ഒരു ക്വാണ്ടം കംപ്യൂട്ടറിന് കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടൽ നീണ്ടുനിൽക്കുമെന്നത് ശ്രദ്ധിക്കുക.

ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, രണ്ട് വ്യത്യസ്ത ജോലികൾ ചെയ്യാൻ, പ്രോസസർ ക്വാണ്ടം അൽഗോരിതങ്ങൾ ഗ്രോവറിന്റെ അൽഗോരിതം, ഡച്ച്-ജോസ അൽഗോരിതം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചു.പ്രോസസർ 80% കേസുകളിലും (ആദ്യത്തെ അൽഗോരിതം ഉപയോഗിച്ച്) 90% കേസുകളിലും (രണ്ടാമത്തേത് ഉപയോഗിച്ച്) ശരിയായ ഉത്തരം നൽകി. അൽഗോരിതം).

വഴിയിൽ, ഫലം വായിക്കുന്നതും (ക്വിറ്റുകളുടെ അവസ്ഥ) മൈക്രോവേവ് ഉപയോഗിച്ചാണ് സംഭവിക്കുന്നത്: ആന്ദോളനം ആവൃത്തി അറയിൽ ഉള്ളതിന് സമാനമാണെങ്കിൽ, സിഗ്നൽ അതിലൂടെ കടന്നുപോകുന്നു.

“കുഴിയുടെ അനുരണന ആവൃത്തി ക്വിറ്റ് ഏത് അവസ്ഥയിലാണ് എന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്ന വികിരണം കടന്നുപോകുകയാണെങ്കിൽ, അത് "ശരിയായ" അവസ്ഥയിലാണ്," ഡികാർലോ പറയുന്നു.

യേലിൽ നിന്നുള്ള ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ (അതുപോലെ തന്നെ കനേഡിയൻ സർവകലാശാലകളായ വാട്ടർലൂ, ഷെർബ്രൂക്ക്, വിയന്നയിലെ സാങ്കേതിക സർവകലാശാല എന്നിവിടങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞർ) നടത്തിയ ഈ കൃതി നിസ്സംശയമായും അദ്വിതീയമാണ്, എന്നാൽ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്ന റീഡ്ഔട്ട് സാങ്കേതികവിദ്യ വളരെയധികം ക്വിറ്റുകളുള്ള കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ പരാജയപ്പെടാം.

ഒരു 3-4-ക്വിറ്റ് പ്രോസസർ (ഈ വികസനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി) ഉടൻ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുമെന്ന് ഡികാർലോ വിശ്വസിക്കുന്നു, എന്നാൽ അടുത്ത ഘട്ടം (ക്വിറ്റുകളുടെ എണ്ണം 10 ആയി വർദ്ധിപ്പിക്കുക) എടുക്കുന്നതിന്, തുല്യമായ ഒരു മുന്നേറ്റം നടത്തേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

“ഞങ്ങളുടെ പ്രോസസ്സറിന് നിലവിൽ കുറച്ച് ലളിതമായ പ്രവർത്തനങ്ങൾ മാത്രമേ ചെയ്യാൻ കഴിയൂ. എന്നാൽ ഇതിന് ഒരു പ്രധാന നേട്ടമുണ്ട് - ഇത് പൂർണ്ണമായും ഇലക്ട്രോണിക് ആണ്, മുമ്പത്തെ എല്ലാ സംഭവവികാസങ്ങളേക്കാളും ഇത് ഒരു പരമ്പരാഗത മൈക്രോപ്രൊസസറിനോട് സാമ്യമുള്ളതാണ്, ”സർവകലാശാലയിൽ നിന്നുള്ള ഒരു പത്രക്കുറിപ്പിൽ സ്കോൾകോഫ് പറയുന്നു.

ഡി-വേവ് സിസ്റ്റത്തിന്റെ ചീഫ് ടെക്നോളജി ഓഫീസറായ ജിയോർഡി റോസ്, തന്റെ കമ്പനി നിർമ്മിച്ച ഏറ്റവും പുതിയ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ കാണിക്കുന്നു (NY ടൈംസ് ഫോട്ടോ).

പുതിയ നേട്ടം കമ്പനിയുടെ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുമായി എങ്ങനെ ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്ന് വ്യക്തമല്ല

60 വർഷം മുമ്പത്തെപ്പോലെ മാനവികത വീണ്ടും കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് സാങ്കേതിക വിദ്യയിൽ ഒരു വലിയ മുന്നേറ്റത്തിന്റെ വക്കിലാണ്. താമസിയാതെ, ഇന്നത്തെ കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് മെഷീനുകൾക്ക് പകരം ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ വരും.

പുരോഗതി എത്രത്തോളം എത്തി?

1965-ൽ ഗോർഡൻ മൂർ പറഞ്ഞു, ഒരു വർഷം കൊണ്ട് സിലിക്കൺ മൈക്രോചിപ്പിൽ ഘടിപ്പിക്കുന്ന ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളുടെ എണ്ണം ഇരട്ടിയാകുന്നു. ഈ പുരോഗതിയുടെ നിരക്ക് അടുത്തിടെ മന്ദഗതിയിലായി, ഇരട്ടിപ്പിക്കൽ വളരെ കുറവാണ് - രണ്ട് വർഷത്തിലൊരിക്കൽ. ഈ വേഗത പോലും സമീപഭാവിയിൽ ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ വലുപ്പത്തിൽ എത്താൻ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളെ അനുവദിക്കും. അടുത്തത് മറികടക്കാൻ കഴിയാത്ത ഒരു വരയാണ്. ട്രാൻസിസ്റ്ററിന്റെ ഭൗതിക ഘടനയുടെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, അത് ഒരു തരത്തിലും ആറ്റോമിക അളവുകളേക്കാൾ ചെറുതായിരിക്കരുത്. ചിപ്പിന്റെ വലിപ്പം വർധിപ്പിക്കുന്നത് പ്രശ്നം പരിഹരിക്കില്ല. ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളുടെ പ്രവർത്തനം താപ ഊർജ്ജത്തിന്റെ പ്രകാശനവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ പ്രോസസ്സറുകൾക്ക് ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള തണുപ്പിക്കൽ സംവിധാനം ആവശ്യമാണ്. മൾട്ടി-കോർ ആർക്കിടെക്ചറും കൂടുതൽ വളർച്ചയുടെ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുന്നില്ല. ആധുനിക പ്രോസസർ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികസനത്തിൽ ഏറ്റവും ഉയർന്ന നിലയിലെത്തുന്നത് ഉടൻ സംഭവിക്കും.
ഉപയോക്താക്കൾക്ക് പേഴ്സണൽ കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ ലഭിക്കാൻ തുടങ്ങിയ സമയത്താണ് ഡവലപ്പർമാർ ഈ പ്രശ്നം മനസ്സിലാക്കിയത്. 1980-ൽ, ക്വാണ്ടം ഇൻഫർമേഷൻ സയൻസിന്റെ സ്ഥാപകരിലൊരാളായ സോവിയറ്റ് പ്രൊഫസർ യൂറി മാനിൻ, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് എന്ന ആശയം ആവിഷ്കരിച്ചു. ഒരു വർഷത്തിനുശേഷം, റിച്ചാർഡ് ഫെയ്മാൻ ഒരു ക്വാണ്ടം പ്രോസസറുള്ള കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ ആദ്യ മോഡൽ നിർദ്ദേശിച്ചു. ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ എങ്ങനെയായിരിക്കണം എന്നതിന്റെ സൈദ്ധാന്തിക അടിസ്ഥാനം പോൾ ബെനിയോഫ് രൂപപ്പെടുത്തിയതാണ്.

ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു

പുതിയ പ്രോസസ്സർ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് മനസിലാക്കാൻ, നിങ്ങൾക്ക് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ തത്വങ്ങളെക്കുറിച്ച് ഉപരിപ്ലവമായ അറിവെങ്കിലും ഉണ്ടായിരിക്കണം. ഇവിടെ ഗണിത വിന്യാസങ്ങളും സൂത്രവാക്യങ്ങളും നൽകുന്നതിൽ അർത്ഥമില്ല. ഒരു ശരാശരി വ്യക്തിക്ക് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ മൂന്ന് വ്യതിരിക്തമായ സവിശേഷതകൾ പരിചയപ്പെടാൻ ഇത് മതിയാകും:

ഒരു കണത്തിന്റെ അവസ്ഥയോ സ്ഥാനമോ നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ഒരു പരിധിവരെ സംഭാവ്യതയോടെ മാത്രമാണ്.
ഒരു കണികയ്ക്ക് നിരവധി അവസ്ഥകളുണ്ടെങ്കിൽ, അത് ഒരേസമയം സാധ്യമായ എല്ലാ അവസ്ഥകളിലും ആയിരിക്കും. ഇതാണ് സൂപ്പർപോസിഷന്റെ തത്വം.
ഒരു കണത്തിന്റെ അവസ്ഥ അളക്കുന്ന പ്രക്രിയ സൂപ്പർപോസിഷന്റെ അപ്രത്യക്ഷതയിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. അളവെടുപ്പ് വഴി ലഭിക്കുന്ന കണത്തിന്റെ അവസ്ഥയെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവ് അളവുകൾക്ക് മുമ്പുള്ള കണത്തിന്റെ യഥാർത്ഥ അവസ്ഥയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാണ് എന്നത് സവിശേഷതയാണ്.

സാമാന്യബുദ്ധിയുടെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന് - പൂർണ്ണമായ അസംബന്ധം. നമ്മുടെ സാധാരണ ലോകത്ത്, ഈ തത്വങ്ങളെ ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ പ്രതിനിധീകരിക്കാം: മുറിയിലേക്കുള്ള വാതിൽ അടച്ചിരിക്കുന്നു, അതേ സമയം തുറന്നിരിക്കുന്നു. ഒരേ സമയം അടച്ചതും തുറന്നതും.

ഇതാണ് കണക്കുകൂട്ടലുകൾ തമ്മിലുള്ള ശ്രദ്ധേയമായ വ്യത്യാസം. ഒരു പരമ്പരാഗത പ്രോസസ്സർ ബൈനറി കോഡിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. കമ്പ്യൂട്ടർ ബിറ്റുകൾക്ക് ഒരു അവസ്ഥയിൽ മാത്രമേ കഴിയൂ - 0 അല്ലെങ്കിൽ 1 എന്ന ലോജിക്കൽ മൂല്യമുണ്ട്. ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ ക്യുബിറ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്, അതിന് ഒരേസമയം 0, 1, 0, 1 എന്നിവയുടെ ലോജിക്കൽ മൂല്യമുണ്ടാകും. ചില പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന്, പരമ്പരാഗത കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് മെഷീനുകളെ അപേക്ഷിച്ച് അവർക്ക് കോടിക്കണക്കിന് ഡോളർ നേട്ടമുണ്ടാകും. ഇന്ന് വർക്ക് അൽഗോരിതങ്ങളുടെ ഡസൻ കണക്കിന് വിവരണങ്ങളുണ്ട്. പ്രോഗ്രാമർമാർ പുതിയ കണക്കുകൂട്ടൽ തത്വങ്ങൾക്കനുസരിച്ച് പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയുന്ന പ്രത്യേക പ്രോഗ്രാം കോഡ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

പുതിയ കമ്പ്യൂട്ടർ എവിടെ ഉപയോഗിക്കും?

കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് പ്രക്രിയയിലേക്കുള്ള ഒരു പുതിയ സമീപനം വലിയ അളവിലുള്ള ഡാറ്റ ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിക്കാനും തൽക്ഷണ കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്താനും നിങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു. ആദ്യത്തെ കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ വരവോടെ, ദേശീയ സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയിൽ അവയുടെ ഉപയോഗത്തെക്കുറിച്ച് സർക്കാർ ഉദ്യോഗസ്ഥർ ഉൾപ്പെടെ ചിലർക്ക് വലിയ സംശയമുണ്ടായിരുന്നു. അടിസ്ഥാനപരമായി പുതിയ തലമുറയുടെ കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ പ്രാധാന്യത്തെക്കുറിച്ച് സംശയങ്ങൾ നിറഞ്ഞ ആളുകൾ ഇന്നും ഉണ്ട്. വളരെക്കാലമായി, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിനെക്കുറിച്ചുള്ള ലേഖനങ്ങൾ പ്രസിദ്ധീകരിക്കാൻ സാങ്കേതിക ജേണലുകൾ വിസമ്മതിച്ചു, ഈ മേഖല നിക്ഷേപകരെ കബളിപ്പിക്കാനുള്ള ഒരു സാധാരണ വഞ്ചനാപരമായ തന്ത്രമായി കണക്കാക്കി.

കമ്പ്യൂട്ടിംഗിന്റെ ഒരു പുതിയ രീതി എല്ലാ വ്യവസായങ്ങളിലും മഹത്തായ ശാസ്ത്ര കണ്ടുപിടുത്തങ്ങൾക്ക് മുൻകരുതലുകൾ സൃഷ്ടിക്കും. മെഡിസിൻ നിരവധി പ്രശ്‌നങ്ങൾ പരിഹരിക്കും, അവയിൽ പലതും അടുത്തിടെ ശേഖരിച്ചു. ഇപ്പോഴുള്ളതിനേക്കാൾ രോഗത്തിന്റെ ആദ്യ ഘട്ടത്തിൽ തന്നെ ക്യാൻസർ കണ്ടെത്തുന്നത് സാധ്യമാകും. രാസ വ്യവസായത്തിന് തനതായ ഗുണങ്ങളുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ സമന്വയിപ്പിക്കാൻ കഴിയും.

ബഹിരാകാശ ശാസ്ത്രത്തിൽ ഒരു മുന്നേറ്റം വരാൻ അധികനാളില്ല. നഗരം ചുറ്റിയുള്ള ദൈനംദിന യാത്രകൾ പോലെ മറ്റ് ഗ്രഹങ്ങളിലേക്കുള്ള ഫ്ലൈറ്റുകൾ സാധാരണമാകും. ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിൽ അന്തർലീനമായ സാധ്യതകൾ തീർച്ചയായും നമ്മുടെ ഗ്രഹത്തെ തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയാത്തവിധം പരിവർത്തനം ചെയ്യും.

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ മറ്റൊരു പ്രത്യേകത, ആവശ്യമുള്ള കോഡോ സൈഫറോ വേഗത്തിൽ കണ്ടെത്താനുള്ള ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിന്റെ കഴിവാണ്. ഒരു സാധാരണ കമ്പ്യൂട്ടർ ഒരു ഗണിത ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ സൊല്യൂഷൻ തുടർച്ചയായി നടപ്പിലാക്കുന്നു, ഒന്നിനുപുറകെ ഒന്നായി ശ്രമിക്കുന്നു. ക്വാണ്ടം എതിരാളി ഡാറ്റയുടെ മുഴുവൻ ശ്രേണിയിലും ഒരേസമയം പ്രവർത്തിക്കുന്നു, അഭൂതപൂർവമായ ചുരുങ്ങിയ സമയത്തിനുള്ളിൽ മിന്നൽ വേഗതയിൽ ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ ഓപ്ഷനുകൾ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നു. ആധുനിക കംപ്യൂട്ടറുകൾക്ക് അപ്രാപ്യമായ ബാങ്ക് ഇടപാടുകൾ ഒരു കണ്ണിമവെട്ടൽ ഡീക്രിപ്റ്റ് ചെയ്യും.

എന്നിരുന്നാലും, ബാങ്കിംഗ് മേഖല വിഷമിക്കേണ്ടതില്ല - അളവ് വിരോധാഭാസത്തോടെ ക്വാണ്ടം എൻക്രിപ്ഷൻ രീതി ഉപയോഗിച്ച് അതിന്റെ രഹസ്യം സംരക്ഷിക്കപ്പെടും. നിങ്ങൾ കോഡ് തുറക്കാൻ ശ്രമിക്കുമ്പോൾ, ട്രാൻസ്മിറ്റ് ചെയ്ത സിഗ്നൽ വികലമാകും. ലഭിച്ച വിവരങ്ങൾ അർത്ഥമാക്കുന്നില്ല. ചാരവൃത്തി ഒരു സാധാരണ രീതിയായ രഹസ്യ സേവനങ്ങൾ, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിന്റെ സാധ്യതകളിൽ താൽപ്പര്യമുള്ളവരാണ്.

ഡിസൈൻ ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ

ഒരു ക്വാണ്ടം ബിറ്റിന് അനിശ്ചിതമായി സൂപ്പർപോസിഷൻ അവസ്ഥയിൽ തുടരാൻ കഴിയുന്ന സാഹചര്യങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിലാണ് ബുദ്ധിമുട്ട്.

ഓരോ ക്യുബിറ്റും സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിവിറ്റി തത്വങ്ങളിലും ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്‌സിന്റെ നിയമങ്ങളിലും പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു മൈക്രോപ്രൊസസ്സറാണ്.

ഒരു ലോജിക് മെഷീന്റെ സൂക്ഷ്മ ഘടകങ്ങൾക്ക് ചുറ്റും നിരവധി സവിശേഷമായ പാരിസ്ഥിതിക സാഹചര്യങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു:

താപനില 0.02 ഡിഗ്രി കെൽവിൻ (-269.98 സെൽഷ്യസ്);
കാന്തിക, വൈദ്യുത വികിരണങ്ങൾക്കെതിരായ സംരക്ഷണ സംവിധാനം (ഈ ഘടകങ്ങളുടെ ആഘാതം 50 ആയിരം മടങ്ങ് കുറയ്ക്കുന്നു);
ചൂട് നീക്കം, വൈബ്രേഷൻ ഡാംപിംഗ് സിസ്റ്റം;
അന്തരീക്ഷമർദ്ദത്തേക്കാൾ 100 ബില്യൺ മടങ്ങ് കുറവാണ് എയർ അപൂർവഫലം.

പരിസ്ഥിതിയിലെ നേരിയ വ്യതിയാനം ക്വിറ്റുകളുടെ സൂപ്പർപോസിഷൻ അവസ്ഥ തൽക്ഷണം നഷ്‌ടപ്പെടുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു, ഇത് തകരാറിലാകുന്നു.

ഗ്രഹത്തിന്റെ ബാക്കി ഭാഗങ്ങളെക്കാൾ മുന്നിൽ

ഗൂഗിളും നാസയും ചേർന്ന് കഴിഞ്ഞ വർഷം ഒരു കനേഡിയൻ റിസർച്ച് കോർപ്പറേഷനിൽ നിന്ന് ഒരു ഡി-വേവ് ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ വാങ്ങിയില്ലെങ്കിൽ, മുകളിൽ പറഞ്ഞവയെല്ലാം സയൻസ് ഫിക്ഷൻ കഥകൾ എഴുതുന്ന ഒരു എഴുത്തുകാരന്റെ മനസ്സിന്റെ ക്രിയാത്മകതയ്ക്ക് കാരണമാകാം. 512 ക്വിറ്റുകൾ.

അതിന്റെ സഹായത്തോടെ, കമ്പ്യൂട്ടർ ടെക്നോളജി മാർക്കറ്റിലെ നേതാവ് വലിയ അളവിലുള്ള ഡാറ്റ അടുക്കുന്നതിലും വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിലും മെഷീൻ ലേണിംഗ് പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കും.

യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സ് വിട്ട സ്നോഡനും ഒരു പ്രധാന വെളിപ്പെടുത്തൽ പ്രസ്താവന നടത്തി - NSA സ്വന്തം ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ വികസിപ്പിക്കാനും പദ്ധതിയിടുന്നു.

2014 - ഡി-വേവ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ യുഗത്തിന്റെ തുടക്കം

വിജയകരമായ കനേഡിയൻ അത്‌ലറ്റ് ജോർഡി റോസ്, ഗൂഗിളും നാസയുമായി ഒരു കരാറിന് ശേഷം, 1000-ക്വിറ്റ് പ്രോസസർ നിർമ്മിക്കാൻ തുടങ്ങി. ഭാവി മോഡൽ ആദ്യത്തെ വാണിജ്യ പ്രോട്ടോടൈപ്പിനെ വേഗതയിലും കണക്കുകൂട്ടലുകളുടെ അളവിലും കുറഞ്ഞത് 300 ആയിരം മടങ്ങ് കവിയും. താഴെ ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്ന ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ, അടിസ്ഥാനപരമായി പുതിയൊരു കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ലോകത്തിലെ ആദ്യത്തെ വാണിജ്യ പതിപ്പാണ്.

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിൽ കോളിൻ വില്യംസിന്റെ കൃതികളുമായി സർവ്വകലാശാലയിൽ പരിചയപ്പെട്ടതാണ് ശാസ്ത്ര വികസനത്തിൽ ഏർപ്പെടാൻ അദ്ദേഹത്തെ പ്രേരിപ്പിച്ചത്. വില്യംസ് ഇന്ന് റോസിന്റെ കോർപ്പറേഷനിൽ ഒരു ബിസിനസ് പ്രോജക്ട് മാനേജരായി ജോലി ചെയ്യുന്നു എന്ന് പറയണം.

വഴിത്തിരിവ് അല്ലെങ്കിൽ ശാസ്ത്രീയ തട്ടിപ്പ്

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ എന്താണെന്ന് റോസിന് തന്നെ പൂർണ്ണമായി അറിയില്ല. പത്ത് വർഷത്തിനുള്ളിൽ, അദ്ദേഹത്തിന്റെ ടീം 2-ക്വിറ്റ് പ്രോസസർ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിൽ നിന്ന് ഇന്നത്തെ ആദ്യത്തെ വാണിജ്യ ബുദ്ധിയിലേക്ക് പോയി.

തന്റെ ഗവേഷണത്തിന്റെ തുടക്കം മുതൽ, റോസ് കുറഞ്ഞത് 1 ആയിരം ക്യൂബിറ്റുകൾ ഉള്ള ഒരു പ്രൊസസർ സൃഷ്ടിക്കാൻ ശ്രമിച്ചു. അയാൾക്ക് തീർച്ചയായും ഒരു വാണിജ്യ ഓപ്ഷൻ ഉണ്ടായിരിക്കണം - വിൽക്കുന്നതിനും പണം സമ്പാദിക്കുന്നതിനും.

റോസിന്റെ അഭിനിവേശവും വാണിജ്യബുദ്ധിയും അറിഞ്ഞ് പലരും വ്യാജരേഖ ചമയ്ക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്നു. ഏറ്റവും സാധാരണമായ പ്രോസസർ ക്വാണ്ടമായി കടന്നുപോകുന്നതായി ആരോപിക്കപ്പെടുന്നു. ചിലതരം കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നടത്തുമ്പോൾ പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യ അസാധാരണമായ പ്രകടനം കാണിക്കുന്നു എന്നതും ഇത് സുഗമമാക്കുന്നു. അല്ലെങ്കിൽ, ഇത് തികച്ചും സാധാരണ കമ്പ്യൂട്ടർ പോലെയാണ് പെരുമാറുന്നത്, വളരെ ചെലവേറിയത് മാത്രം.

അവർ എപ്പോൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടും

കാത്തിരിക്കാൻ അധികനാളില്ല. പ്രോട്ടോടൈപ്പിന്റെ സംയുക്ത വാങ്ങലുകാർ സംഘടിപ്പിച്ച ഒരു ഗവേഷണ സംഘം സമീപഭാവിയിൽ ഡി-വേവിനെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണത്തിന്റെ ഫലങ്ങളെക്കുറിച്ച് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യും.
ഒരുപക്ഷേ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ നമുക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ലോകത്തെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ഗ്രാഹ്യത്തിൽ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിക്കുന്ന സമയം ഉടൻ വരുന്നു. ഈ നിമിഷത്തിൽ എല്ലാ മനുഷ്യരാശിയും അതിന്റെ പരിണാമത്തിന്റെ ഉയർന്ന തലത്തിലെത്തും.

മോസ്കോ, സെപ്റ്റംബർ 12- RIA ന്യൂസ്.ക്വാണ്ടം ഇൻഫർമേഷൻ സയൻസ് പോലെ ചൂടേറിയ തർക്കമുള്ളതായി ചില ശാസ്ത്ര മേഖലകൾ അവകാശപ്പെടാം. ചില ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഗവേഷണത്തിൽ സജീവമായി ഏർപ്പെടുകയും പുതിയ പരിഹാരങ്ങൾ നിർദ്ദേശിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, മറ്റുള്ളവർ പോരായ്മകൾ കണ്ടെത്താൻ നിരന്തരം ശ്രമിക്കുന്നു, സാർവത്രിക ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ അസ്തിത്വത്തിന്റെ അസാധ്യത തെളിയിക്കുന്നു. ആധുനിക പിസികളുടെ പോരായ്മ വ്യക്തമാണ് - താമസിയാതെ അല്ലെങ്കിൽ പിന്നീട് ഒരു ക്ലാസിക് ട്രാൻസിസ്റ്ററിന്റെ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ വലുപ്പത്തിൽ എത്തും, പുരോഗതി അവിടെ നിർത്തും.

അത്തരം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ അടിസ്ഥാനം ഒരു ബിറ്റ് ആണ്, രണ്ട് പരസ്പര വിരുദ്ധമായ അവസ്ഥകളിൽ ആയിരിക്കാവുന്ന ഒരു വസ്തുവാണ്: ഒന്നുകിൽ "0" അല്ലെങ്കിൽ "1". അർദ്ധചാലക ട്രാൻസിസ്റ്ററിന്റെ വോൾട്ടേജിനെ ആശ്രയിച്ച് ഒരു ബിറ്റ് മാറാം: അത് ഒരു നിശ്ചിത മൂല്യത്തേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, ബിറ്റ് അവസ്ഥ ലോജിക്കൽ "1" ആണ്, അത് കുറവാണെങ്കിൽ ലോജിക്കൽ "0" ആണ്. കമ്പ്യൂട്ടർ മെമ്മറി ബിറ്റുകളുടെ ഒരു നിരയാണ്, എല്ലാ കണക്കുകൂട്ടലുകളും ബിറ്റുകളുടെ അവസ്ഥകൾ മാറ്റുന്ന നിർദ്ദിഷ്ട പ്രവർത്തനങ്ങളാണ്.

ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ ക്വിറ്റുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി അടിസ്ഥാനപരമായി വ്യത്യസ്തമായ ഒരു കണക്കുകൂട്ടൽ രീതി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ബിറ്റുകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, അവ ഒരേ സമയം രണ്ട് ലോജിക്കൽ അവസ്ഥകളിൽ ആയിരിക്കാം.

ഒരു ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഈ അവസ്ഥയെ സൂപ്പർപൊസിഷൻ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.
ഒരു യൂണിറ്റ് സമയത്തിന് കൂടുതൽ പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടപ്പിലാക്കുന്നതിനാൽ ഒരു ക്ലാസിക്കൽ ട്രാൻസിസ്റ്റർ സർക്യൂട്ടുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ശക്തി വർദ്ധിക്കുന്നു.

ക്വിറ്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള സാങ്കേതിക അടിത്തറയ്ക്ക് നിരവധി ഓപ്ഷനുകൾ ഉണ്ട്. ആദ്യത്തെ ഐച്ഛികം മൈക്രോസ്കോപ്പിക് സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് വളയങ്ങളാണ്, അതിൽ ലോജിക്കൽ അവസ്ഥ മോതിരത്തിനൊപ്പം വൈദ്യുതധാരയുടെ ദിശയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു (അത്തരം സിസ്റ്റത്തിലെ കറന്റ് ഒരേസമയം ഘടികാരദിശയിലും എതിർ ഘടികാരദിശയിലും ഒഴുകും). രണ്ടാമത്തെ ഐച്ഛികം നിരവധി കെൽവിനുകളുടെ താപനിലയിലേക്ക് തണുപ്പിച്ച ആറ്റങ്ങളാണ് ("0", "1" എന്നിവ ആറ്റങ്ങളുടെ വ്യത്യസ്ത ഊർജ്ജ നിലകളാണ്). മൂന്നാമത്തേത് അയോൺ കെണികളാണ്.

ക്യുബിറ്റുകളുടെ എണ്ണം ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ ഒരു സവിശേഷത മാത്രമാണ്. മറ്റ് നിരവധി പാരാമീറ്ററുകൾ ഉണ്ട്: ക്വിറ്റുകൾ എത്രത്തോളം നിലനിൽക്കും, അവ നിയന്ത്രിക്കാൻ എത്ര എളുപ്പമാണ്, കണക്കുകൂട്ടലുകളുടെ ഫലങ്ങൾ പുനരുൽപ്പാദിപ്പിക്കാനാകുമോ, സിസ്റ്റത്തെ വലിയ വലുപ്പത്തിലേക്ക് സ്കെയിൽ ചെയ്യാൻ കഴിയുമോ?

ഹാർവാർഡിലെ 51-ക്വിറ്റ് കമ്പ്യൂട്ടറിന് ഒരു പ്രശ്‌നം മാത്രമേ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയൂ - ക്വാണ്ടം പല കണികാ മാതൃകയിലെ ചില പ്രതിഭാസങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം. മറ്റൊരു പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ, നിങ്ങൾ അത് ഗണ്യമായി പരിഷ്കരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. വിവിധ പ്രശ്‌നങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ശേഷിയുള്ള റീപ്രോഗ്രാം ചെയ്യാവുന്ന ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന പരമാവധി എണ്ണം ക്യുബിറ്റുകളാണ് നിലവിൽ 16. അതിന്റെ ഉപയോക്താക്കൾ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിൽ 300,000 പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്താൻ കമ്പ്യൂട്ടർ ഇതിനകം ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ടെന്ന് ഇത് സൃഷ്ടിച്ച കമ്പനിയായ ഐബിഎം പറഞ്ഞു. ക്ലൗഡ് സേവനങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

അതിനാൽ, ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന് പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയില്ലെന്ന് വിശ്വസിക്കുന്ന സന്ദേഹവാദികളുടെ പ്രവചനങ്ങൾ സത്യമായിട്ടില്ല. തീർച്ചയായും, നിലവിലുള്ള സിസ്റ്റങ്ങൾ ഇതുവരെ സാർവത്രികമല്ല, അതായത്, ക്വാണ്ടം ഇഫക്റ്റുകൾക്ക് നന്ദി, ക്ലാസിക്കൽ കമ്പ്യൂട്ടറുകൾക്ക് അപ്രാപ്യമായ നിരവധി പ്രശ്‌നങ്ങളിൽ ഏതെങ്കിലും പ്രശ്‌നം പരിഹരിക്കാനും ത്വരിതപ്പെടുത്തൽ പ്രകടമാക്കാനും കഴിയും.

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ അനുയായികളുടെ ആവേശം ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, രണ്ടാമത്തേതിന് അവരുടെ ബലഹീനതകളുണ്ട്. ഒന്നാമതായി, ക്വാണ്ടം അവസ്ഥകൾ വളരെ ദുർബലമാണ്, ഏതെങ്കിലും അസ്വസ്ഥത (സിസ്റ്റത്തിന്റെ അവസ്ഥ അളക്കുന്നത്) സംസ്ഥാനത്തിന്റെ നാശത്തിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം. അങ്ങനെ, കണക്കുകൂട്ടലുകളുടെ വിശ്വാസ്യത ചോദ്യം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, അവയുടെ പ്രവർത്തനം പരിശോധിക്കുന്നതിന് പ്രത്യേക സംവിധാനങ്ങൾ കൂട്ടിച്ചേർക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. രണ്ടാമത്തെ പോരായ്മ വിവരങ്ങൾ നഷ്ടപ്പെടാനുള്ള സാധ്യതയാണ്.

ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥകളിൽ രണ്ട് (അല്ലെങ്കിൽ നിരവധി) ക്വിറ്റുകൾ ഉള്ളപ്പോൾ, ഒരു ബിറ്റ് വിവരങ്ങൾ നഷ്ടപ്പെടാനുള്ള സാധ്യത പൂജ്യമാകും. എന്നിരുന്നാലും, അല്ലാത്തപക്ഷം, വ്യത്യസ്ത ക്വാണ്ടം അവസ്ഥകൾക്ക്, അവ തമ്മിൽ ഇടപെടൽ സംഭവിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു ബിറ്റ് നഷ്ടപ്പെടുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഒരു വലിയ ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റം സൃഷ്ടിക്കുന്നത് വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്, അതിന്റെ ഘടകങ്ങൾ പരസ്പരം നന്നായി ഇടപഴകുകയും അതേ സമയം ക്വിറ്റുകളുടെ സൂപ്പർപോസിഷൻ നശിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന പരിസ്ഥിതിയിൽ നിന്ന് വേണ്ടത്ര സംരക്ഷിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യും.

നിലവിൽ, ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ ശരാശരി ഉപയോക്താവിന് അനുയോജ്യമല്ലെന്ന് ഗവേഷകർ സമ്മതിക്കുന്നു. വീട്ടാവശ്യത്തിനുള്ള ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ വില ന്യായീകരിക്കപ്പെടുമോ? സിനിമ കാണാനും ഇന്റർനെറ്റ് പിന്തുണയ്‌ക്കാനും അതിന്റെ കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് പവർ വേണ്ടിവരുമോ?

തീർച്ചയായും ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ ഗവേഷണ ലബോറട്ടറികളിലെ നിലവിലെ സൂപ്പർ കമ്പ്യൂട്ടറുകളെ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുകയും സങ്കീർണ്ണമായ ഭൗതിക പ്രക്രിയകളെ മാതൃകയാക്കുന്നതിന് അത്യന്താപേക്ഷിതമായിത്തീരുകയും ചെയ്യും. എന്നാൽ അവ നമ്മുടെ വീട്ടിലെ പിസികൾക്ക് പകരമാകുമോ, ഈ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കൽ ന്യായീകരിക്കപ്പെടുമോ? നമ്മുടെ വീടുകളിൽ ക്വാണ്ടം, ക്ലാസിക്കൽ കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ സങ്കരയിനങ്ങൾ ഉണ്ടാകുമെന്ന് നമുക്ക് ഊഹിക്കാം, എന്നാൽ ഇത് എങ്ങനെ സംഭവിക്കുമെന്ന് ആർക്കും കൃത്യമായി പറയാൻ കഴിയില്ല.

"ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ സൃഷ്ടി മനുഷ്യരാശിയുടെ ചരിത്രത്തെ രണ്ട് കാലഘട്ടങ്ങളായി വിഭജിക്കുമെന്ന് ഞാൻ വിശ്വസിക്കുന്നു: മുമ്പും ശേഷവും. ക്വാണ്ടം റേസിൽ ഏറ്റവും സാങ്കേതികമായി വികസിത രാജ്യങ്ങളുമായി മത്സരിക്കാൻ റഷ്യയ്ക്ക് അവസരമുണ്ട്. ഒരു ക്വാണ്ടത്തിന്റെ കഴിവുകൾ. കമ്പ്യൂട്ടർ ഒരു ഭീമാകാരമായ സാങ്കേതിക കുതിച്ചുചാട്ടത്തിലേക്ക് നയിക്കുക മാത്രമല്ല, അടിസ്ഥാനപരമായ ചോദ്യങ്ങൾക്ക് ഉത്തരം നൽകുകയും ചെയ്യും. അതിനാൽ ഇത് യഥാർത്ഥത്തിൽ ഭാവിയിലെ സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്. മാത്രമല്ല ഇത് തോന്നുന്നതിലും വേഗത്തിൽ അടുക്കുന്നു, ”റഷ്യൻ ക്വാണ്ടത്തിലെ ഗവേഷകനായ അലക്സി ഫെഡോറോവ് അഭിപ്രായപ്പെടുന്നു. കേന്ദ്രം.

ഇപ്പോൾ നമ്മൾ സെർവർ അല്ലെങ്കിൽ കമ്പ്യൂട്ടർ എന്ന് വിളിക്കുന്ന കമ്പ്യൂട്ടിംഗിന്റെ ചരിത്രം നിരവധി നൂറ്റാണ്ടുകൾക്ക് മുമ്പാണ് ആരംഭിച്ചത്. കാലക്രമേണ, സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികാസത്തിലും കമ്പ്യൂട്ടറുകളും മെച്ചപ്പെട്ടു. പ്രകടനവും വേഗതയും രൂപവും മെച്ചപ്പെട്ടു. ഏതൊരു കമ്പ്യൂട്ടറും അടിസ്ഥാനപരമായി ഭൗതികശാസ്ത്രം, രസതന്ത്രം തുടങ്ങിയ പ്രകൃതിശാസ്ത്രത്തിന്റെ ചില നിയമങ്ങൾ നടപ്പിലാക്കുന്നു. ഈ ശാസ്ത്രങ്ങളിൽ ഏതെങ്കിലുമൊന്നിലേക്ക് ആഴത്തിൽ ഇറങ്ങിച്ചെന്ന്, കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഗവേഷകർ പുതിയതും പുതിയതുമായ വഴികൾ കണ്ടെത്തുന്നു. ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളിലെ ഫോട്ടോണുകളുടെ ഉപയോഗം തിരിച്ചറിയാൻ ലക്ഷ്യമിട്ടുള്ള ഗവേഷണം ഇന്ന് നമ്മൾ പരിശോധിക്കും. പോകൂ.

സൈദ്ധാന്തിക അടിസ്ഥാനം

"ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ" എന്ന പ്രയോഗം സയൻസ് ഫിക്ഷൻ പോലെ തോന്നുമെങ്കിലും ഞെട്ടിപ്പിക്കുന്നത് അവസാനിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, അതിൽ അതിശയകരമായ ഒന്നും തന്നെയില്ല, കുറഞ്ഞത് ഒരു സാഹിത്യ വീക്ഷണകോണിലെങ്കിലും. ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ ക്വാണ്ടം സൂപ്പർപോസിഷനും ക്വാണ്ടം എൻടാൻഗിൾമെന്റും പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു. ലളിതമായി പറഞ്ഞാൽ, ഒരു സിസ്റ്റത്തിന്റെ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥകൾ പരസ്പരവിരുദ്ധമായിരിക്കുമ്പോൾ ക്വാണ്ടം സൂപ്പർപോസിഷൻ ഒരു പ്രതിഭാസമാണ്. നമ്മൾ സംസാരിക്കുന്നത് കണങ്ങളെക്കുറിച്ചല്ല, മറിച്ച് "വലിയ" ഒന്നിനെക്കുറിച്ചാണെങ്കിൽ, നമുക്ക് ഷ്രോഡിംഗറുടെ പൂച്ചയെക്കുറിച്ച് പരാമർശിക്കാം.

ഷ്രോഡിംഗറുടെ പൂച്ചയെക്കുറിച്ച് കുറച്ച്

ഈ സൈദ്ധാന്തിക പരീക്ഷണം ഷ്രോഡിംഗർ തന്നെ ഒരു പരിധിവരെ വിശദമായും സങ്കീർണ്ണമായും വിവരിച്ചു. ഒരു ലളിതമായ പതിപ്പ് ഇതുപോലെ കാണപ്പെടുന്നു:

ഒരു സ്റ്റീൽ പെട്ടി ഉണ്ട്. ബോക്സിൽ ഒരു പൂച്ചയും ഒരു മെക്കാനിസവും ഉണ്ട്. വളരെ ചെറിയ അളവിലുള്ള റേഡിയോ ആക്ടീവ് മെറ്റീരിയലുള്ള ഒരു ഗീഗർ കൗണ്ടറാണ് മെക്കാനിസം. ഈ പദാർത്ഥം വളരെ ചെറുതാണ്, 1 മണിക്കൂറിനുള്ളിൽ 1 ആറ്റം ക്ഷയിക്കും (അല്ലെങ്കിൽ ക്ഷയിക്കില്ല). ഇത് സംഭവിക്കുകയാണെങ്കിൽ, മീറ്ററിന്റെ റീഡിംഗ് ട്യൂബ് ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുകയും ഒരു റിലേ സജീവമാക്കുകയും വിഷത്തിന്റെ ഫ്ലാസ്കിന് മുകളിൽ തൂങ്ങിക്കിടക്കുന്ന ചുറ്റിക പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഫ്ലാസ്ക് പൊട്ടി വിഷം പൂച്ചയെ കൊല്ലുന്നു.

പരീക്ഷണ ചിത്രം

ഇപ്പോൾ ഒരു വിശദീകരണത്തിനായി. ബോക്സിൽ എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നതെന്ന് ഞങ്ങൾ കാണുന്നില്ല; ഞങ്ങളുടെ നിരീക്ഷണങ്ങൾ കൊണ്ട് പോലും നമുക്ക് പ്രക്രിയയെ സ്വാധീനിക്കാൻ കഴിയില്ല. പെട്ടി തുറക്കുന്നത് വരെ പൂച്ച ജീവിച്ചിരിപ്പുണ്ടോ ചത്തതാണോ എന്നറിയില്ല. അതിനാൽ, അതിശയോക്തിപരമായി, ബോക്സിലെ പൂച്ച ഒരേ സമയം രണ്ട് സംസ്ഥാനങ്ങളിലാണെന്ന് നമുക്ക് പറയാം: അത് ജീവനുള്ളതും മരിച്ചതുമാണ്.

ക്വാണ്ടം ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ അതിരുകൾ ഭേദിക്കുന്ന വളരെ രസകരമായ ഒരു പരീക്ഷണം.

അതിലും അസാധാരണമാണ് വിഗ്നറുടെ വിരോധാഭാസം. പരീക്ഷണത്തിന്റെ മുകളിലുള്ള എല്ലാ വേരിയബിളുകളിലേക്കും ഈ പരീക്ഷണം നടത്തുന്ന ലബോറട്ടറി അസിസ്റ്റന്റിന്റെ ചില സുഹൃത്തുക്കളെ ചേർക്കുന്നു. അയാൾ പെട്ടി തുറന്ന് പൂച്ചയുടെ കൃത്യമായ അവസ്ഥ കണ്ടെത്തുമ്പോൾ, അവന്റെ സുഹൃത്ത് മറ്റൊരു സ്ഥലത്തായതിനാൽ ഈ അവസ്ഥ അറിയില്ല. പൂച്ച ജീവിച്ചിരിപ്പുണ്ടോ ചത്തതാണോ എന്ന് ആദ്യത്തേത് രണ്ടാമനെ അറിയിക്കണം. അങ്ങനെ, പ്രപഞ്ചത്തിലെ എല്ലാവരും പാവപ്പെട്ട മൃഗത്തിന്റെ കൃത്യമായ അവസ്ഥ അറിയുന്നതുവരെ, അത് ഒരേ സമയം ചത്തതും ജീവിച്ചിരിക്കുന്നതും ആയി കണക്കാക്കും.

ക്വാണ്ടം എൻടാൻഗിൾമെന്റിനെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, രണ്ടോ അതിലധികമോ കണങ്ങളുടെ അവസ്ഥകൾ പരസ്പരം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. അതായത്, ഒരേ ഫോട്ടോണുകളെ കുറിച്ച് പറയുമ്പോൾ, ഒരു കണത്തിന്റെ സ്പിൻ മാറ്റത്തിൽ അത് പോസിറ്റീവ് ആയി മാറുകയാണെങ്കിൽ, രണ്ടാമത്തേത് സ്വയമേ നെഗറ്റീവ് ആയി മാറുന്നു, തിരിച്ചും. അതേ സമയം, ആദ്യത്തെ കണത്തിന്റെ അവസ്ഥ അളക്കുന്നതിലൂടെ, ക്വാണ്ടം എൻടാൻഗിൽമെന്റ് അവസ്ഥയുടെ രണ്ടാമത്തെ കണത്തെ ഞങ്ങൾ തൽക്ഷണം ഇല്ലാതാക്കുന്നു.

ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ പ്രവർത്തിക്കുന്നത് ബിറ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ചല്ല, ക്യുബിറ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ്, അവ ആദ്യത്തേതിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാണ്, അവ ഒരേസമയം 0, 1 എന്നീ രണ്ട് അവസ്ഥകളിലാകാം. ഇത് വിവരങ്ങൾ വളരെ വേഗത്തിൽ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ അനുവദിക്കുന്നു.

ഫോട്ടോണുകൾ ഉപയോഗിച്ച് എല്ലാം കുറച്ചുകൂടി ലളിതമാണ്. വളരെ അതിശയോക്തിപരമായി പറഞ്ഞാൽ ഒരു ഫോട്ടോൺ "പ്രകാശത്തിന്റെ കണിക" ആണ്. കൂടുതൽ ശാസ്ത്രീയമായ നിർവചനം വൈദ്യുതകാന്തിക പ്രതിപ്രവർത്തനം കൈമാറാൻ കഴിവുള്ള വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണത്തിന്റെ ഒരു പ്രാഥമിക കണികയാണ്.

നേരെ മറിച്ച്

ഫോട്ടോണുകൾ ക്വാണ്ടം വിവരങ്ങളുടെ മികച്ച വാഹകരാണ്, പക്ഷേ അഭാവം നിർണ്ണായക*ഫോട്ടോൺ-ഫോട്ടോൺ ഇടപെടലുകൾ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളിലും നെറ്റ്‌വർക്കുകളിലും അവയുടെ പ്രയോഗം പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.

നിർണായക സംവിധാനങ്ങൾ*ഒരു കാരണ-പ്രഭാവ ക്രമം കണ്ടെത്താൻ കഴിയുന്ന തരത്തിൽ പ്രക്രിയകൾ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന സംവിധാനങ്ങളാണിവ. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, ഇൻകമിംഗ് ഡാറ്റ (ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ടാസ്ക്) ഔട്ട്ഗോയിംഗ് ഡാറ്റയുമായി പൂർണ്ണമായും പൊരുത്തപ്പെടുന്ന സിസ്റ്റങ്ങളാണ് ഇവ (പരിഹാരത്തിന്റെ ഫലം).

ന്യൂട്രൽ ട്രാപ്ഡ് ആറ്റങ്ങളിലൂടെ പ്രകാശ-ദ്രവ്യ പ്രതിപ്രവർത്തന മേഖലയിലെ സമീപകാല കണ്ടെത്തലുകൾ ഇല്ലെങ്കിൽ ഈ ഗവേഷണം നടക്കില്ലായിരുന്നു, അത് ഉപയോഗിക്കാൻ സാധ്യമാക്കിയ ഒപ്റ്റിക്കൽ നോൺ-ലീനിയറിറ്റികൾ*സിംഗിൾ-ഫോട്ടൺ മോഡിൽ.

ഒപ്റ്റിക്കൽ നോൺ-ലീനിയാരിറ്റി*പ്രകാശ തരംഗത്തിന്റെ വൈദ്യുത മണ്ഡല ശക്തി വെക്‌റ്ററിലേക്കുള്ള ധ്രുവീകരണ വെക്‌ടറിന്റെ രേഖീയമല്ലാത്ത പ്രതിപ്രവർത്തനം വിശദീകരിക്കുന്നു. ലേസറുകൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ ഇത് നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിയും, കാരണം അവയ്ക്ക് ഉയർന്ന പ്രകാശ തീവ്രതയുള്ള ഒരു ബീം സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും.

രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക് വേവ് ജനറേഷന്റെ ഉദാഹരണം ഉപയോഗിച്ച് ഒപ്റ്റിക്കൽ നോൺ-ലീനിയാരിറ്റി

ഈ സാങ്കേതികത ഒരു കോം‌പാക്റ്റ് രൂപത്തിൽ ഉപകരണങ്ങൾ നടപ്പിലാക്കുന്നതിലെ പ്രശ്നങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, കാരണം ഇത് നടപ്പിലാക്കുന്നതിന് വളരെ വലുതും ലേസർ കെണികൾ ക്രമീകരിക്കാൻ വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ളതുമാണ്. കൂടാതെ, ന്യൂട്രൽ ആറ്റങ്ങൾ കുറഞ്ഞ ത്രൂപുട്ടിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

ഇപ്പോൾ മാറ്റിവെച്ചിരിക്കുന്ന മറ്റൊരു ഓപ്ഷൻ, നോൺ-ലീനിയർ ക്വാണ്ടം ഇലക്ട്രോഡൈനാമിക്സ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സംവിധാനങ്ങളാണ്. ഇത്തരം സംവിധാനങ്ങൾ മൈക്രോവേവ് മോഡിൽ മാത്രമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നതിനാൽ, അവയെ ഒപ്റ്റിക്കൽ മോഡിലേക്ക് മാറ്റുന്നത് വളരെ പ്രശ്‌നകരമാണ്.

മറ്റ് ഗവേഷകർ കൂടുതൽ ആഴത്തിൽ കുഴിക്കാൻ തീരുമാനിച്ചു, ഏതാണ്ട് അക്ഷരാർത്ഥത്തിൽ. ഫോട്ടോണുകൾ നാനോമീറ്റർ മൂലകങ്ങളുമായി ഇടപഴകുന്ന നാനോഫോട്ടോണിക് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ഉപയോഗം (ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ക്വാണ്ടം എമിറ്ററുകൾ), കോം‌പാക്റ്റ് സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ഉപകരണങ്ങളിൽ സിംഗിൾ-ഫോട്ടൺ നോൺ-ലീനിയാരിറ്റി നടപ്പിലാക്കുന്നതിനുള്ള വളരെ ആകർഷകമായ മാർഗമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഇതുവരെ അത്തരം പരീക്ഷണങ്ങൾ രണ്ട്-ലെവൽ ആറ്റോമിക് സിസ്റ്റം പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന എമിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിച്ചു, ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും ലേറ്റൻസിയും തമ്മിലുള്ള വ്യാപാരം പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു, ഇത് സിംഗിൾ-ടോൺ സ്വിച്ചുകൾ നടപ്പിലാക്കുന്നത് അസാധ്യമാക്കുന്നു.

ഒരു ഉപസംഹാരമെന്ന നിലയിൽ, മുമ്പത്തെ എല്ലാ പഠനങ്ങൾക്കും ചില പോസിറ്റീവ് ഫലങ്ങൾ ഉണ്ടായിരുന്നു, നിർഭാഗ്യവശാൽ, സിസ്റ്റങ്ങളുടെ നടപ്പാക്കലിന്റെയോ ഇടപെടലിന്റെയോ ചില പ്രശ്നങ്ങളുമായി ഇത് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

ഗവേഷണ അടിസ്ഥാനങ്ങൾ

ഒരു സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ക്വാണ്ടം ക്വിറ്റും നാനോഫോട്ടോണിക് റെസൊണേറ്ററും കൂട്ടിച്ചേർത്ത് നടപ്പിലാക്കിയ സിംഗിൾ-ഫോട്ടോൺ സ്വിച്ചും ട്രാൻസിസ്റ്ററും ഈ പഠനം തെളിയിക്കുന്നു.

പരീക്ഷണത്തിന്റെ പ്രധാന ഘടകങ്ങളിലൊന്ന് ഒരു സ്പിൻ ക്വിറ്റ് ആണ്, അതിൽ ഒരു ചാർജ്ജ് ചെയ്ത ഒരു ഇലക്ട്രോൺ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു ക്വാണ്ടം ഡോട്ട്*.

ക്വാണ്ടം ഡോട്ട്*(അല്ലെങ്കിൽ "കൃത്രിമ ആറ്റം") ഒരു അർദ്ധചാലകത്തിന്റെ ഒരു കണികയാണ്. വളരെ ചെറിയ വലിപ്പം കാരണം, അതിന്റെ ഒപ്റ്റിക്കൽ, ഇലക്ട്രോണിക് ഗുണങ്ങൾ വലിയ കണങ്ങളിൽ നിന്ന് വളരെ വ്യത്യസ്തമാണ്.

ചിത്രം നമ്പർ 1എ

ചിത്രത്തിൽ 1എരണ്ട് ഉൾപ്പെടെ ക്വാണ്ടം ഡോട്ട് ലെവലിന്റെ ഘടന പ്രദർശിപ്പിച്ചു അടിസ്ഥാന വ്യവസ്ഥകൾ*വിപരീത സ്പിന്നുകളോടെ, ഇത് സ്ഥിരതയുള്ള ക്വാണ്ടം മെമ്മറി ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഈ സംസ്ഥാനങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ ലേബൽ ചെയ്തിരിക്കുന്നു: |⟩ ഒപ്പം |↓⟩ .

അടിസ്ഥാന അവസ്ഥ*- ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിൽ, ഇത് ഒരു നിശ്ചലാവസ്ഥയാണ്, ഊർജ്ജ നിലയും മറ്റ് അളവുകളും മാറാത്തപ്പോൾ, ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജം.

ചിത്രത്തിൽ സംസ്ഥാനങ്ങളും അടയാളപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട് ആവേശം*, അതിൽ ഒരു ജോടി ഇലക്ട്രോണുകളും ഒരെണ്ണവും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു ദ്വാരം*എതിർ മുതുകുകളോടെ. അവ ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ നിയുക്തമാക്കിയിരിക്കുന്നു: |↓,⇑⟩ ഒപ്പം |↓, ⇓⟩ .

ആവേശം*- ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേറ്റിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുള്ള അവസ്ഥയിലേക്ക് ഒരു സിസ്റ്റത്തിന്റെ പരിവർത്തനത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

ദ്വാരം*- ഒരു ക്വാസിപാർട്ടിക്കിൾ, അർദ്ധചാലകങ്ങളിലെ പ്രാഥമിക ചാർജിന് തുല്യമായ പോസിറ്റീവ് ചാർജിന്റെ കാരിയർ.

ചിത്രം #1b

ചിത്രം 1ബിഫാബ്രിക്കേറ്റഡ് നാനോഫോട്ടോണിക് റെസൊണേറ്ററിന്റെ സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് ചിത്രമാണിത്. ചൂഷണത്തിലൂടെ വോഗ്റ്റ് ഇഫക്റ്റ്*ഉപകരണത്തിന്റെ തലത്തിൽ ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രം (5.5 ടി) പ്രയോഗിച്ചുകൊണ്ട് ഒരു സ്പിൻ-ആശ്രിത കണക്ഷൻ ലഭിച്ചു.

വോഗ്റ്റ് ഇഫക്റ്റ്*- ഖരവസ്തുക്കളിൽ വ്യാപിക്കുന്ന സമയത്ത് ഒരു വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗത്തിന്റെ ഇരട്ട അപവർത്തനം.

ക്രോസ്-പോളറൈസ്ഡ് റിഫ്ലക്റ്റിവിറ്റി അളക്കുന്നതിലൂടെ, കപ്ലിംഗ് ശക്തി നിർണ്ണയിക്കാനും സാധിച്ചു ( ജി ), ഒരു നാനോഫോട്ടോണിക് റെസൊണേറ്ററിന്റെ ഊർജ്ജ ക്ഷയത്തിന്റെ നിരക്ക് ( ലേക്ക് ) കൂടാതെ ഡീകോഹറന്റ് ദ്വിധ്രുവ സംക്രമണം ( വൈ ):

ജി/2π=10.7±0.2 GHz
ലേക്ക്/2π=35.5±0.6 GHz
വൈ/2π=3.5±0.3 GHz

അതിൽ g>k/4- ഉപകരണം ശക്തവും സുസ്ഥിരവുമായ കണക്ഷൻ മോഡിലേക്ക് മാറിയെന്ന് നിർണ്ണയിക്കുന്ന ഒരു വ്യവസ്ഥ.

ചിത്രം #1c

ചിത്രത്തിൽ 1സെ(മുകളിൽ ഇടത്) ഒരൊറ്റ ഫോട്ടോൺ സ്വിച്ചിന്റെയും ട്രാൻസിസ്റ്ററിന്റെയും പ്രവർത്തന തത്വങ്ങൾ ഗ്രാഫിക്കായി കാണിക്കുന്നു. നമുക്ക് കാണാനാകുന്നതുപോലെ, ഗേറ്റ് പൾസിൽ ഫോട്ടോണുകൾ അടങ്ങിയിട്ടില്ലെങ്കിൽ, സ്പിൻ "ഡൗൺ" സ്ഥാനത്ത് തുടരും. ഒരു ഫോട്ടോൺ ഉണ്ടെങ്കിൽ, സ്പിൻ "അപ്പ്" സ്ഥാനത്തേക്ക് പോകുന്നു. അനന്തരഫലമായി, സ്പിൻ അവസ്ഥ നാനോഫോട്ടോണിക് റെസൊണേറ്ററിന്റെ പ്രതിഫലനത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്നു, അതുവഴി പ്രതിഫലിക്കുന്ന സിഗ്നൽ ഫോട്ടോണുകളുടെ ധ്രുവീകരണം മാറ്റുന്നു.

മുഴുവൻ പൾസ് സീക്വൻസും ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു 1സെ(ചുവടെ). ഇനി ഓരോ ഘട്ടത്തെക്കുറിച്ചും കുറച്ചുകൂടി വിശദമായി നോക്കാം.

തുടക്കത്തിൽ അതിന്റെ ഗ്രൗണ്ട് സ്പിൻ അവസ്ഥയുടെ സൂപ്പർപോസിഷനിൽ ഒരു ക്വാണ്ടം ഡോട്ട് ഉണ്ട്. ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കുന്നു (|⟩ + |↓⟩)/√2 . സ്പിന്നിനെ ഒപ്റ്റിക്കലായി പമ്പ് ചെയ്യുന്നതിന് ഒരു ഇനീഷ്യലൈസേഷൻ പൾസ് ഉപയോഗിച്ചാണ് ഇത് നേടുന്നത്, അത് അതിനെ "ഡൗൺ" അവസ്ഥയിൽ എത്തിക്കുന്നു.
അടുത്തതായി, ഒരു ഒപ്റ്റിക്കൽ റൊട്ടേഷണൽ പൾസ് പ്രയോഗിക്കുന്നു, ഇത് π/2 ന്റെ സ്പിൻ റൊട്ടേഷൻ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
കുറച്ച് സമയത്തിനുള്ളിൽ ( τ ) സിസ്റ്റം സ്വതന്ത്രമായി വികസിക്കുന്നു.
ഈ സമയം ഒരു പൂർണ്ണസംഖ്യയായി സജ്ജീകരിച്ചാൽ + സ്പിൻ ഘോഷയാത്രയുടെ പകുതി കാലയളവ്, ഗേറ്റ് ഫോട്ടോണിന്റെ അഭാവത്തിൽ കറക്കം അവസ്ഥയിലേക്ക് പോകും. (|⟩ - |↓⟩)/√2 , രണ്ടാമത്തെ റൊട്ടേഷൻ പൾസ് സ്പിൻ "ഡൗൺ" അവസ്ഥയിലേക്ക് തിരികെ കൊണ്ടുവരും. റെസൊണേറ്ററിൽ നിന്ന് ഗേറ്റ് ഫോട്ടോൺ പ്രതിഫലിക്കുകയാണെങ്കിൽ, അത് "മുകളിലേക്ക്" "താഴേക്ക്" അവസ്ഥകൾക്കിടയിൽ ഒരു ആപേക്ഷിക π-ഘട്ട ഷിഫ്റ്റ് ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് സ്പിന്നിനെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു ( x) ബ്ലോച്ച് സ്‌ഫിയറുകൾ*. അങ്ങനെ, രണ്ടാമത്തെ ഭ്രമണ പ്രേരണ സ്പിൻ "അപ്പ്" അവസ്ഥയിലേക്ക് മാറ്റും.
ആദ്യത്തേതിന് സമാനമായ മറ്റൊരു ഭ്രമണ പൾസ് പ്രയോഗിക്കുന്നു.
ഈ രണ്ട് പൾസുകൾക്കിടയിൽ, ഒരു ഗേറ്റ് പൾസ് അവതരിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു.

ബ്ലോച്ച് സ്ഫിയർ*- ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിൽ, ഒരു ക്വിറ്റിന്റെ അവസ്ഥയെ ജ്യാമിതീയമായി പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗമായി ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു.

പ്രക്രിയയുടെ അവസാനം, സിഗ്നൽ ഫീൽഡ് റെസൊണേറ്ററിൽ നിന്ന് പ്രതിഫലിക്കുകയും ഒരു ധ്രുവീകരണ ഭ്രമണത്തിന് വിധേയമാവുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് സ്പിൻ അവസ്ഥയെ നേരിട്ട് ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

ചിത്രം നമ്പർ 2എ

മുകളിലെ ഗ്രാഫ് ഒരു ഗേറ്റ് പൾസിന്റെ അഭാവത്തിൽ (τ) ഒരു ഫംഗ്‌ഷനായി ധ്രുവീകരണത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന സിഗ്നൽ ഫീൽഡിന്റെ സംപ്രേക്ഷണം കാണിക്കുന്നു.

ട്രാൻസ്മിഷൻ കോൺട്രാസ്റ്റ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ഫോർമുലയാണ്: δ = ടി മുകളിലേക്ക്- ടി താഴേക്ക്

എവിടെ ടി മുകളിലേക്ക്കൂടാതെ ടി താഴേക്ക്- സ്പിൻ "അപ്പ്" അവസ്ഥയിലേക്ക് മാറുന്ന നിമിഷങ്ങളിൽ സിഗ്നൽ ഫീൽഡിന്റെ ട്രാൻസ്മിഷൻ ഗുണകങ്ങൾ ( മുകളിലേക്ക്) കൂടാതെ "താഴേക്ക്" ( താഴേക്ക്) ആന്ദോളനത്തിലെ പ്രക്ഷേപണത്തിന്റെ പരമാവധി, കുറഞ്ഞ മൂല്യങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന രണ്ട് ഭ്രമണ പൾസുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

സ്ഥിരമായ മൂല്യം δ = 0.24 ± 0.01. കൃത്യമല്ലാത്ത സ്പിൻ അവസ്ഥ F = 0.78 ± 0.01 കാരണവും പരിമിതമായ സഹകരണം C = 2 കാരണം ഇത് ആദർശത്തിൽ നിന്ന് വളരെ വ്യത്യസ്തമാണ്. ജി 2 / ky= 1.96 ± 0.19.

ചിത്രം #2ബി

പട്ടിക 2ബി 63-പിഎസ് പൾസ് പ്രയോഗിക്കുന്ന സന്ദർഭം കാണിക്കുന്നു, ഓരോ പൾസിനും ഏകദേശം 0.21 ഫോട്ടോണുകൾ അറയുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഒരൊറ്റ ഫോട്ടോൺ പ്രക്ഷേപണത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്നുവെന്ന് പരിശോധിക്കാൻ, ഗേറ്റിനും സിഗ്നൽ ഫോട്ടോണുകൾക്കുമിടയിൽ രണ്ട്-ഫോട്ടോൺ യാദൃശ്ചികത അളവുകൾ എടുത്തു.

പച്ച കുത്തുകൾ ( τ ).

ഗ്രീൻ ലൈൻ - ഗ്രാഫിൽ പ്രദർശിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന മോഡലിന്റെ സംഖ്യാപരമായ കത്തിടപാടുകൾ 2a.

ലംബ വര(കൾ) ചാർട്ടുകളിൽ 2aഒപ്പം 2ബിസ്വതന്ത്ര വികസനത്തിന്റെ കാലഘട്ടത്തിൽ ബ്ലോച്ച് ഗോളത്തിന് ചുറ്റും സ്പിൻ ഒരു പകുതി-പൂർണ്ണസംഖ്യ ഭ്രമണത്തിന് വിധേയമാകുമ്പോൾ ഇത് സംസ്ഥാനത്തിനുള്ള ഒരു പദവിയാണ്. അത്തരമൊരു സാഹചര്യത്തിൽ, ഗേറ്റ് ഫോട്ടോൺ സിഗ്നൽ ഫീൽഡിന്റെ ധ്രുവീകരണം കറങ്ങാനും ധ്രുവീകരണത്തിലൂടെ തിരിച്ചുവിടാനും കാരണമാകുന്നു.

ലംബ രേഖ (ബി) ചാർട്ടുകളിൽ 2aഒപ്പം 2ബിസ്വിച്ചിംഗ് പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്താൻ കഴിയുന്ന രണ്ടാമത്തെ പ്രവർത്തന നിലയുടെ ഒരു പ്രദർശനമാണിത്. ഈ രൂപത്തിൽ, റിവേഴ്സ് സ്വിച്ചിംഗ് സ്വഭാവം നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു, അവിടെ ഗേറ്റ് ഫോട്ടോൺ സിഗ്നൽ ഫീൽഡിനെ കറക്കുന്നതിൽ നിന്ന് തടയുന്നു, അതുവഴി പ്രക്ഷേപണം കുറയുന്നു.

രണ്ട് സാഹചര്യങ്ങളിലും, ഗേറ്റ് പൾസ് സിഗ്നൽ ട്രാൻസ്മിറ്റൻസിൽ 0.21 ± 0.02 ന്റെ മാറ്റത്തിന് കാരണമാകുന്നു. ഒരു ഗേറ്റ് ഫോട്ടോൺ ആദർശമായി കണക്കാക്കാൻ, ഈ കണക്ക് ഗ്രാഫിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന കണക്കുകൂട്ടലുകളിൽ നിർണ്ണയിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ 0.24 ന് തുല്യമായിരിക്കണം. 2a. ഒരു യഥാർത്ഥ പരീക്ഷണത്തിന്റെ കാര്യത്തിൽ, ഉപയോഗം കാരണം പ്രകടനം മോശമാണ് ക്ഷയിപ്പിച്ചു(നനഞ്ഞ ആന്ദോളനം) ഒരു ഗേറ്റ് പൾസ് സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള ലേസർ, സാധ്യതയില്ലെങ്കിലും, നിരവധി ഫോട്ടോണുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കാം.

ചിത്രം #2c

മുകളിലെ ഗ്രാഫ് കാലതാമസ സമയത്തിന്റെ പ്രവർത്തനമായി പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യുന്നു ( τ ), ഓരോ പൾസിനും സിഗ്നൽ ഫോട്ടോണുകളുടെ ശരാശരി മൂല്യം 4.4 ± 0.5 (മുകളിൽ), 10.9 ± 1.2 (മധ്യത്തിൽ), 23.0 ± 2.5 (താഴെ) ആയി സജ്ജീകരിക്കുമ്പോൾ.

പച്ച കുത്തുകൾ ഗേറ്റ് ഫോട്ടോണിന്റെ കണ്ടെത്തൽ മൂലമുള്ള സംപ്രേക്ഷണമാണ്.

ഓറഞ്ച് ചതുരങ്ങൾ - ഗേറ്റ് പൾസ് ഇല്ലാതെ ട്രാൻസ്മിറ്റൻസ്.

പച്ച, ഓറഞ്ച് വരകൾ - ഗ്രാഫുകളിൽ നിന്നുള്ള സൈദ്ധാന്തിക മാതൃകകളിലേക്കുള്ള സംഖ്യാപരമായ കത്തിടപാടുകൾ 2aഒപ്പം 2ബി.

എല്ലാ സാഹചര്യങ്ങളിലും, സ്വിച്ചിംഗ് സ്വഭാവം വ്യക്തമായി നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.

കോൺട്രാസ്റ്റ് കണക്കുകൂട്ടലുകൾ മാറ്റുന്നു ( ξ ) ഇനിപ്പറയുന്ന ഫലങ്ങൾ നൽകി: ഓരോ ഗ്രാഫിനും അനുസരിച്ച് 0.22 ± 0.03, 0.17 ± 0.02, 0.12 ± 0.02.

സിഗ്നൽ ഫോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് അത് കുറയുന്നു എന്നതാണ് കോൺട്രാസ്റ്റ് മാറുന്നതിലെ പ്രധാന പ്രശ്നം. ഓരോ സിഗ്നൽ ഫോട്ടോണും പ്രകാശത്തിന്റെ രാമൻ വിസരണം വഴിയുള്ള സ്പിന്നിനെ വിപരീതമായി ബാധിക്കുമെന്നതാണ് ഇതിന് കാരണം ( രാമൻ പ്രഭാവം*). ഇത് ആന്തരിക ക്വാണ്ടം മെമ്മറിയുടെ അവസ്ഥ പുനഃക്രമീകരിക്കുന്നു.

രാമൻ പ്രഭാവം*- കണികകൾ കൂട്ടിമുട്ടുമ്പോൾ ഒപ്റ്റിക്കൽ വികിരണത്തിന്റെ ഇലാസ്റ്റിക് ചിതറിക്കൽ, ഇത് അവയുടെ അവസ്ഥയിലെ മാറ്റത്തിനും പുതിയ കണങ്ങളുടെ രൂപീകരണത്തിനും മറ്റുള്ളവയായി രൂപാന്തരപ്പെടുന്നതിനും അല്ലെങ്കിൽ പുതിയ കണങ്ങളുടെ ജനനത്തിനും കാരണമാകുന്നു.

ചിത്രം #3

ചാർട്ടിൽ 3എസിഗ്നൽ ഫീൽഡിലെ ഫോട്ടോണുകളുടെ ശരാശരി എണ്ണത്തിന്റെ പ്രവർത്തനമായി ഗേറ്റ് പൾസ് ഇല്ലെങ്കിൽ നീല ഡോട്ടുകൾ അളന്ന ട്രാൻസ്മിറ്റൻസ് കോൺട്രാസ്റ്റ് കാണിക്കുന്നു. നോൺ-ഗേറ്റ് സിഗ്‌നൽ പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കുന്ന സ്വയം-സ്വിച്ചിംഗിന്റെ അളവിന്റെ അളവാണിത്. ഫോമിന്റെ എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യൽ ഫംഗ്‌ഷനിലേക്ക് ഡാറ്റയുടെ സംഖ്യാപരമായ ഫിറ്റ് ബ്ലൂ ലൈനുകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു ex(-എൻ എസ്/എൻ ശരാശരി) , എവിടെ എൻ ശരാശരി സ്പിൻ സ്ഥാനം മാറ്റാൻ ആവശ്യമായ സിഗ്നൽ ഫോട്ടോണുകളുടെ ശരാശരി എണ്ണമാണിത്. കണക്കുകൂട്ടലുകൾ അത് കാണിച്ചു എൻ ശരാശരി = 27.7 ± 8.3.

ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളുടെ മറ്റൊരു പ്രധാന സ്വത്ത് ട്രാൻസ്മിഷൻ കോഫിഫിഷ്യന്റ് ആണ് ( ജി ). പട്ടിക 2ബി(നീല ഡോട്ടുകൾ) ഈ സൂചകത്തിന്റെ വളർച്ച പ്രകടമാക്കുന്നു. നേടിയെടുക്കാൻ ഗവേഷകർക്ക് കഴിഞ്ഞു ജി = 3.3 ± 0.4 ഫോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം എൻ എസ് = 29.2 ± 3.2.

ഫിസിക്കൽ ആൻഡ് മാത്തമാറ്റിക്കൽ സയൻസസ് കാൻഡിഡേറ്റ് എൽ. ഫെഡിച്കിൻ (റഷ്യൻ അക്കാദമി ഓഫ് സയൻസസിന്റെ ഫിസിക്കൽ ആൻഡ് ടെക്നോളജിക്കൽ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട്.

ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് നിയമങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച്, ഏറ്റവും ശക്തമായ ആധുനിക സൂപ്പർ കമ്പ്യൂട്ടറുകൾക്ക് പോലും അപ്രാപ്യമായ ചില പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്ന അടിസ്ഥാനപരമായി ഒരു പുതിയ തരം കമ്പ്യൂട്ടർ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. സങ്കീർണ്ണമായ പല കണക്കുകൂട്ടലുകളുടെയും വേഗത കുത്തനെ വർദ്ധിക്കും; ക്വാണ്ടം കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ലൈനുകളിലൂടെ അയക്കുന്ന സന്ദേശങ്ങൾ തടയാനോ പകർത്താനോ കഴിയില്ല. ഇന്ന്, ഭാവിയിലെ ഈ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ പ്രോട്ടോടൈപ്പുകൾ ഇതിനകം തന്നെ സൃഷ്ടിച്ചിട്ടുണ്ട്.

ഹംഗേറിയൻ വംശജനായ അമേരിക്കൻ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞനും ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനുമായ ജോഹാൻ വോൺ ന്യൂമാൻ (1903-1957).

അമേരിക്കൻ സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞൻ റിച്ചാർഡ് ഫിലിപ്സ് ഫെയ്ൻമാൻ (1918-1988).

അമേരിക്കൻ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞൻ പീറ്റർ ഷോർ, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് മേഖലയിലെ സ്പെഷ്യലിസ്റ്റ്. വലിയ സംഖ്യകളുടെ ഫാക്‌ടറൈസേഷനായി അദ്ദേഹം ഒരു ക്വാണ്ടം അൽഗോരിതം നിർദ്ദേശിച്ചു.

ക്വാണ്ടം ബിറ്റ്, അല്ലെങ്കിൽ ക്വിറ്റ്. സംസ്ഥാനങ്ങൾ, ഉദാഹരണത്തിന്, ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസ് മുകളിലേക്കോ താഴേക്കോ കറങ്ങുന്ന ദിശയുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.

ക്വാണ്ടം ബിറ്റുകളുടെ ഒരു ശൃംഖലയാണ് ക്വാണ്ടം രജിസ്റ്റർ. ഒന്നോ രണ്ടോ ക്വിറ്റ് ക്വാണ്ടം ഗേറ്റുകൾ ക്വിറ്റുകളിൽ ലോജിക്കൽ പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്തുന്നു.

ആമുഖം, അല്ലെങ്കിൽ വിവര സംരക്ഷണത്തെ കുറിച്ച് അൽപ്പം

ലോകത്ത് ഏറ്റവുമധികം ലൈസൻസുകൾ വിറ്റഴിച്ച പ്രോഗ്രാം ഏതാണെന്ന് നിങ്ങൾ കരുതുന്നു? എനിക്ക് ശരിയായ ഉത്തരം അറിയാമെന്ന് ശഠിക്കുന്നത് ഞാൻ റിസ്ക് ചെയ്യില്ല, പക്ഷേ എനിക്ക് തീർച്ചയായും ഒരു തെറ്റ് അറിയാം: ഇത് അല്ല Microsoft Windows-ന്റെ ഏതെങ്കിലും പതിപ്പ്. ഏറ്റവും സാധാരണമായ ഓപ്പറേറ്റിംഗ് സിസ്റ്റം RSA ഡാറ്റ സെക്യൂരിറ്റി, Inc-ൽ നിന്നുള്ള ഒരു മിതമായ ഉൽപ്പന്നത്തിന് മുന്നിലാണ്. - RSA പബ്ലിക് കീ എൻക്രിപ്ഷൻ അൽഗോരിതം നടപ്പിലാക്കുന്ന ഒരു പ്രോഗ്രാം, അതിന്റെ രചയിതാക്കളായ അമേരിക്കൻ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞരായ റിവെസ്റ്റ്, ഷമീർ, അഡെൽമാൻ എന്നിവരുടെ പേരിലാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്.

RSA അൽഗോരിതം മിക്ക വാണിജ്യ ഓപ്പറേറ്റിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളിലും വിവിധ ഉപകരണങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന മറ്റ് നിരവധി ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നു എന്നതാണ് വസ്തുത - സ്മാർട്ട് കാർഡുകൾ മുതൽ സെൽ ഫോണുകൾ വരെ. പ്രത്യേകിച്ചും, ഇത് മൈക്രോസോഫ്റ്റ് വിൻഡോസിലും ലഭ്യമാണ്, അതായത് ഈ ജനപ്രിയ ഓപ്പറേറ്റിംഗ് സിസ്റ്റത്തേക്കാൾ ഇത് തീർച്ചയായും വ്യാപകമാണ്. RSA യുടെ ട്രെയ്‌സ് കണ്ടെത്തുന്നതിന്, ഉദാഹരണത്തിന്, Internet Explorer ബ്രൗസറിൽ (ഇന്റർനെറ്റിൽ www പേജുകൾ കാണുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രോഗ്രാം), "സഹായം" മെനു തുറന്ന് "Internet Explorer-നെ കുറിച്ച്" ഉപമെനു നൽകി അതിൽ നിന്ന് ഉപയോഗിച്ച ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ ലിസ്റ്റ് കാണുക. മറ്റ് കമ്പനികൾ. മറ്റൊരു സാധാരണ ബ്രൗസറായ നെറ്റ്‌സ്‌കേപ്പ് നാവിഗേറ്ററും RSA അൽഗോരിതം ഉപയോഗിക്കുന്നു. പൊതുവേ, ഈ പ്രോഗ്രാമിനായി ലൈസൻസ് വാങ്ങാത്ത ഉയർന്ന സാങ്കേതിക മേഖലയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു അറിയപ്പെടുന്ന കമ്പനിയെ കണ്ടെത്താൻ പ്രയാസമാണ്. ഇന്ന്, RSA ഡാറ്റ സെക്യൂരിറ്റി, Inc. ഇതിനകം 450 ദശലക്ഷത്തിലധികം(!) ലൈസൻസുകൾ വിറ്റു.

എന്തുകൊണ്ടാണ് RSA അൽഗോരിതം ഇത്ര പ്രധാനമായത്?

ദൂരെയുള്ള ഒരു വ്യക്തിയുമായി നിങ്ങൾ വേഗത്തിൽ ഒരു സന്ദേശം കൈമാറേണ്ടതുണ്ടെന്ന് സങ്കൽപ്പിക്കുക. ഇൻറർനെറ്റിന്റെ വികസനത്തിന് നന്ദി, അത്തരം എക്സ്ചേഞ്ച് ഇന്ന് മിക്ക ആളുകൾക്കും ലഭ്യമാണ് - നിങ്ങൾക്ക് ഒരു മോഡം അല്ലെങ്കിൽ നെറ്റ്വർക്ക് കാർഡ് ഉള്ള ഒരു കമ്പ്യൂട്ടർ ആവശ്യമാണ്. സ്വാഭാവികമായും, നെറ്റ്‌വർക്കിലൂടെ വിവരങ്ങൾ കൈമാറുമ്പോൾ, നിങ്ങളുടെ സന്ദേശങ്ങൾ അപരിചിതരിൽ നിന്ന് രഹസ്യമായി സൂക്ഷിക്കാൻ നിങ്ങൾ ആഗ്രഹിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഒരു നീണ്ട കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ലൈനിനെ ഒതുക്കുന്നതിൽ നിന്ന് പൂർണ്ണമായും സംരക്ഷിക്കുന്നത് അസാധ്യമാണ്. സന്ദേശങ്ങൾ അയയ്‌ക്കുമ്പോൾ അവ എൻ‌ക്രിപ്റ്റ് ചെയ്യുകയും ലഭിക്കുമ്പോൾ അവ ഡീക്രിപ്റ്റ് ചെയ്യുകയും വേണം എന്നാണ് ഇതിനർത്ഥം. എന്നാൽ നിങ്ങൾ ഏത് കീ ഉപയോഗിക്കുമെന്ന് നിങ്ങൾക്കും നിങ്ങളുടെ സംഭാഷണക്കാരനും എങ്ങനെ സമ്മതിക്കാനാകും? നിങ്ങൾ സൈഫറിലേക്ക് ഒരേ വരിയിൽ കീ അയയ്‌ക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഒരു ഒളിഞ്ഞുനോട്ട ആക്രമണകാരിക്ക് അത് എളുപ്പത്തിൽ തടയാനാകും. നിങ്ങൾക്ക് തീർച്ചയായും, മറ്റേതെങ്കിലും ആശയവിനിമയ ലൈൻ വഴി കീ കൈമാറാൻ കഴിയും, ഉദാഹരണത്തിന്, ടെലിഗ്രാം വഴി അയയ്ക്കുക. എന്നാൽ ഈ രീതി സാധാരണയായി അസുഖകരമാണ്, കൂടാതെ, എല്ലായ്പ്പോഴും വിശ്വസനീയമല്ല: മറ്റ് വരിയും ടാപ്പുചെയ്യാനാകും. നിങ്ങൾ എൻക്രിപ്ഷൻ കൈമാറ്റം ചെയ്യുമെന്ന് നിങ്ങൾക്കും നിങ്ങളുടെ സ്വീകർത്താവിനും മുൻകൂട്ടി അറിയാമായിരുന്നെങ്കിൽ അത് നല്ലതാണ്, അതിനാൽ പരസ്പരം കീകൾ മുൻകൂട്ടി നൽകിയിട്ടുണ്ട്. എന്നാൽ, ഉദാഹരണത്തിന്, സാധ്യമായ ബിസിനസ്സ് പങ്കാളിക്ക് ഒരു രഹസ്യാത്മക വാണിജ്യ ഓഫർ അയയ്‌ക്കാനോ ക്രെഡിറ്റ് കാർഡ് ഉപയോഗിച്ച് ഒരു പുതിയ ഓൺലൈൻ സ്റ്റോറിൽ നിങ്ങൾ ഇഷ്ടപ്പെടുന്ന ഒരു ഉൽപ്പന്നം വാങ്ങാനോ നിങ്ങൾ ആഗ്രഹിക്കുന്നുവെങ്കിലോ?

1970-കളിൽ, ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുന്നതിനായി, ഒരേ സന്ദേശത്തിനായി രണ്ട് തരം കീകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന എൻക്രിപ്ഷൻ സംവിധാനങ്ങൾ നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടു: പൊതു (രഹസ്യമായി സൂക്ഷിക്കേണ്ട ആവശ്യമില്ല), സ്വകാര്യം (കർശനമായി രഹസ്യം). സന്ദേശം എൻക്രിപ്റ്റ് ചെയ്യാൻ പൊതു കീയും അത് ഡീക്രിപ്റ്റ് ചെയ്യാൻ പ്രൈവറ്റ് കീയും ഉപയോഗിക്കുന്നു. നിങ്ങൾ നിങ്ങളുടെ കറസ്‌പോണ്ടന്റിന് ഒരു പൊതു കീ അയയ്‌ക്കുന്നു, അവൻ അത് തന്റെ സന്ദേശം എൻക്രിപ്റ്റ് ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഒരു പബ്ലിക് കീ തടസ്സപ്പെടുത്തിയ ഒരു ആക്രമണകാരിക്ക് ചെയ്യാൻ കഴിയുന്നത് അവന്റെ ഇമെയിൽ അതുപയോഗിച്ച് എൻക്രിപ്റ്റ് ചെയ്ത് ആർക്കെങ്കിലും കൈമാറുക എന്നതാണ്. എന്നാൽ കത്തിടപാടുകൾ മനസ്സിലാക്കാൻ അദ്ദേഹത്തിന് കഴിയില്ല. നിങ്ങൾക്ക്, സ്വകാര്യ കീ അറിയുന്നതിലൂടെ (അത് ആദ്യം നിങ്ങളുടെ പക്കൽ സംഭരിച്ചിരിക്കുന്നു), നിങ്ങളെ അഭിസംബോധന ചെയ്യുന്ന സന്ദേശം എളുപ്പത്തിൽ വായിക്കാൻ കഴിയും. മറുപടി സന്ദേശങ്ങൾ എൻക്രിപ്റ്റ് ചെയ്യാൻ, നിങ്ങളുടെ കറസ്‌പോണ്ടന്റ് അയച്ച പൊതു കീ നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കും (അയാൾ ബന്ധപ്പെട്ട സ്വകാര്യ കീ അവനുവേണ്ടി സൂക്ഷിക്കും).

ഏറ്റവും സാധാരണമായ പൊതു കീ എൻക്രിപ്ഷൻ രീതിയായ RSA അൽഗോരിതത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ക്രിപ്റ്റോഗ്രാഫിക് സ്കീം ഇതാണ്. കൂടാതെ, ഒരു ജോടി പൊതു, സ്വകാര്യ കീകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന്, ഇനിപ്പറയുന്ന പ്രധാന സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിക്കുന്നു. രണ്ട് വലിയവ ഉണ്ടെങ്കിൽ (നൂറിലധികം ദശാംശ അക്കങ്ങൾ എഴുതേണ്ടതുണ്ട്) ലളിതമായസംഖ്യകൾ M, K, അപ്പോൾ അവരുടെ ഉൽപ്പന്നം N=MK കണ്ടെത്തുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള കാര്യമല്ല (ഇതിനായി നിങ്ങൾക്ക് ഒരു കമ്പ്യൂട്ടർ പോലും ആവശ്യമില്ല: വളരെ ശ്രദ്ധാലുവും ക്ഷമയും ഉള്ള ഒരാൾക്ക് പേനയും പേപ്പറും ഉപയോഗിച്ച് അത്തരം സംഖ്യകൾ വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും). എന്നാൽ വിപരീത പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ, അതായത്, N ഒരു വലിയ സംഖ്യ അറിയുന്നത്, അതിനെ പ്രധാന ഘടകങ്ങളായ M, K എന്നിവയിലേക്ക് വിഘടിപ്പിക്കുക (ഇത് വിളിക്കപ്പെടുന്നവ ഫാക്ടറൈസേഷൻ പ്രശ്നം) - മിക്കവാറും അസാധ്യമാണ്! RSA അൽഗോരിതം "ഹാക്ക്" ചെയ്യാനും അതുപയോഗിച്ച് എൻക്രിപ്റ്റ് ചെയ്ത വിവരങ്ങൾ വായിക്കാനും തീരുമാനിച്ചാൽ ആക്രമണകാരി നേരിടുന്ന പ്രശ്നം ഇതാണ്: സ്വകാര്യ കീ കണ്ടെത്തുന്നതിന്, പൊതു കീ അറിയുമ്പോൾ, അയാൾ M അല്ലെങ്കിൽ K കണക്കാക്കേണ്ടതുണ്ട്. .

വലിയ സംഖ്യകളെ ഫാക്‌ടറിംഗ് ചെയ്യുന്നതിന്റെ പ്രായോഗിക സങ്കീർണ്ണതയെക്കുറിച്ചുള്ള സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ സാധുത പരിശോധിക്കുന്നതിന്, പ്രത്യേക മത്സരങ്ങൾ നടന്നിട്ടുണ്ട്, ഇപ്പോഴും നടക്കുന്നു. വെറും 155-അക്ക (512-ബിറ്റ്) സംഖ്യയുടെ വിഘടനം ഒരു റെക്കോർഡായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. 1999-ൽ ഏഴ് മാസത്തോളം പല കമ്പ്യൂട്ടറുകളിലും സമാന്തരമായി കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നടത്തി. ഒരൊറ്റ ആധുനിക പേഴ്‌സണൽ കമ്പ്യൂട്ടറിൽ ഈ ടാസ്‌ക് നിർവ്വഹിച്ചാൽ, അതിന് ഏകദേശം 35 വർഷത്തെ കമ്പ്യൂട്ടർ സമയം വേണ്ടിവരും! ആയിരം ആധുനിക വർക്ക്സ്റ്റേഷനുകളും ഇന്ന് അറിയപ്പെടുന്ന ഏറ്റവും മികച്ച കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് അൽഗോരിതവും ഉപയോഗിച്ച്, ഏകദേശം 800 ആയിരം വർഷത്തിനുള്ളിൽ ഒരു 250 അക്ക സംഖ്യയും 10-25 (!) വർഷത്തിനുള്ളിൽ 1000 അക്ക സംഖ്യയും ഫാക്‌ടറൈസ് ചെയ്യാൻ കഴിയുമെന്ന് കണക്കുകൂട്ടലുകൾ കാണിക്കുന്നു. (താരതമ്യത്തിന്, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ പ്രായം ~10 10 വർഷമാണ്.)

അതിനാൽ, മതിയായ നീളമുള്ള കീകളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന RSA പോലുള്ള ക്രിപ്‌റ്റോഗ്രാഫിക് അൽഗോരിതങ്ങൾ തികച്ചും വിശ്വസനീയമായി കണക്കാക്കുകയും പല ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്തു. പിന്നെ അതുവരെ എല്ലാം ശരിയായിരുന്നു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതുവരെ.

ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്‌സിന്റെ നിയമങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച്, ഫാക്‌ടറൈസേഷന്റെ പ്രശ്‌നം (മറ്റു പലതും!) ബുദ്ധിമുട്ടുള്ളതല്ലാത്ത കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് ഇത് മാറുന്നു. ഏകദേശം 10,000 ക്വാണ്ടം ബിറ്റുകൾ മെമ്മറിയുള്ള ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന് ഏതാനും മണിക്കൂറുകൾക്കുള്ളിൽ 1000-അക്ക സംഖ്യയെ പ്രധാന ഘടകങ്ങളാക്കി മാറ്റാൻ കഴിയുമെന്ന് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു!

എല്ലാം എങ്ങനെ ആരംഭിച്ചു?

1990-കളുടെ മധ്യത്തോടെയാണ് ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെയും ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിന്റെയും സിദ്ധാന്തം ശാസ്ത്രത്തിന്റെ ഒരു പുതിയ മേഖലയായി സ്ഥാപിക്കപ്പെട്ടത്. മഹത്തായ ആശയങ്ങളുടെ കാര്യത്തിലെന്നപോലെ, ഉത്ഭവസ്ഥാനിയെ കൃത്യമായി കണ്ടെത്തുക പ്രയാസമാണ്. പ്രത്യക്ഷത്തിൽ, ഹംഗേറിയൻ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജെ. വോൺ ന്യൂമാൻ ആണ് ക്വാണ്ടം ലോജിക് വികസിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള സാധ്യതയിലേക്ക് ആദ്യമായി ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചത്. എന്നിരുന്നാലും, അക്കാലത്ത്, ക്വാണ്ടം മാത്രമല്ല, സാധാരണ, ക്ലാസിക്കൽ കമ്പ്യൂട്ടറുകളും ഇതുവരെ സൃഷ്ടിച്ചിട്ടില്ല. രണ്ടാമത്തേതിന്റെ വരവോടെ, ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ പ്രധാന ശ്രമങ്ങൾ പ്രാഥമികമായി അവയ്ക്കായി പുതിയ ഘടകങ്ങൾ (ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ, തുടർന്ന് ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകൾ) കണ്ടെത്തുന്നതിനും വികസിപ്പിക്കുന്നതിനും ലക്ഷ്യമിട്ടുള്ളതാണ്, അല്ലാതെ അടിസ്ഥാനപരമായി വ്യത്യസ്തമായ കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിലല്ല.

1960-കളിൽ, IBM-ൽ ജോലി ചെയ്തിരുന്ന അമേരിക്കൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ R. Landauer, കണക്കുകൂട്ടലുകൾ എല്ലായ്പ്പോഴും ചില ശാരീരിക പ്രക്രിയകളാണെന്ന വസ്തുതയിലേക്ക് ശാസ്ത്രലോകത്തിന്റെ ശ്രദ്ധ ആകർഷിക്കാൻ ശ്രമിച്ചു, അതായത് നമ്മുടെ കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് കഴിവുകളുടെ പരിധികൾ മനസ്സിലാക്കുന്നത് അസാധ്യമാണ്. അവ എന്ത് ഭൌതിക നിർവ്വഹണമാണെന്ന് വ്യക്തമാക്കുന്നത്. നിർഭാഗ്യവശാൽ, അക്കാലത്ത്, ശാസ്ത്രജ്ഞർക്കിടയിൽ പ്രബലമായ വീക്ഷണം കണക്കുകൂട്ടൽ എന്നത് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരല്ല, ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞർ പഠിക്കേണ്ട ഒരുതരം അമൂർത്തമായ ലോജിക്കൽ നടപടിക്രമമായിരുന്നു.

കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ കൂടുതൽ വ്യാപകമായതോടെ, മീഥേൻ തന്മാത്ര (CH 4) പോലുള്ള ഏതാനും ഡസൻ പ്രതിപ്രവർത്തന കണങ്ങൾ മാത്രം ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന സിസ്റ്റത്തിന്റെ അവസ്ഥ നേരിട്ട് കണക്കാക്കുന്നത് പ്രായോഗികമായി അസാധ്യമാണെന്ന നിഗമനത്തിൽ ക്വാണ്ടം ശാസ്ത്രജ്ഞർ എത്തി. സങ്കീർണ്ണമായ ഒരു സിസ്റ്റത്തെ പൂർണ്ണമായി വിവരിക്കുന്നതിന്, ക്വാണ്ടം ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡുകൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന വേരിയബിളുകളുടെ ഗണ്യമായ (കണികകളുടെ എണ്ണത്തിൽ) കമ്പ്യൂട്ടർ മെമ്മറിയിൽ സൂക്ഷിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ് എന്ന വസ്തുത ഇത് വിശദീകരിക്കുന്നു. ഒരു വിരോധാഭാസ സാഹചര്യം ഉയർന്നുവന്നിരിക്കുന്നു: പരിണാമത്തിന്റെ സമവാക്യം അറിയുക, കണികകൾ പരസ്പരം ഇടപഴകുന്നതിന്റെ എല്ലാ സാധ്യതകളും സിസ്റ്റത്തിന്റെ പ്രാരംഭ അവസ്ഥയും മതിയായ കൃത്യതയോടെ അറിയുന്നത്, അതിന്റെ ഭാവി കണക്കാക്കുന്നത് മിക്കവാറും അസാധ്യമാണ്, സിസ്റ്റം മാത്രം ഉൾക്കൊള്ളുന്നുവെങ്കിലും. ഒരു പൊട്ടൻഷ്യൽ കിണറ്റിൽ 30 ഇലക്ട്രോണുകൾ, കൂടാതെ റാം ഉള്ള ഒരു സൂപ്പർ കംപ്യൂട്ടർ ലഭ്യമാണ്, ഇവയുടെ ബിറ്റുകളുടെ എണ്ണം പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ദൃശ്യമേഖലയിലെ ആറ്റങ്ങളുടെ എണ്ണത്തിന് തുല്യമാണ് (!). അതേ സമയം, അത്തരമൊരു സിസ്റ്റത്തിന്റെ ചലനാത്മകത പഠിക്കാൻ, നിങ്ങൾക്ക് 30 ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു പരീക്ഷണം നടത്താം, അവയെ ഒരു നിശ്ചിത സാധ്യതയിലും പ്രാരംഭ അവസ്ഥയിലും സ്ഥാപിക്കുക. 1980-ൽ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ഉപകരണങ്ങളുടെ ഒരു സിദ്ധാന്തം വികസിപ്പിക്കേണ്ടതിന്റെ ആവശ്യകത ചൂണ്ടിക്കാണിച്ച റഷ്യൻ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞനായ യു.ഐ.മാനിൻ ഇത് പ്രത്യേകിച്ചും ശ്രദ്ധിച്ചു. 1980-കളിൽ, ഇതേ പ്രശ്നം അമേരിക്കൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ പി. ബെനെവ് പഠിച്ചു, ഒരു ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റത്തിന് കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നടത്താൻ കഴിയുമെന്ന് വ്യക്തമായി കാണിച്ചു, അതുപോലെ തന്നെ ഇംഗ്ലീഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഡി. ക്ലാസിക്കൽ എതിരാളി.

ഫിസിക്സിലെ നോബൽ സമ്മാന ജേതാവ് ആർ. ഫെയ്ൻമാൻ, സയൻസിന്റെയും ലൈഫിന്റെയും സ്ഥിരം വായനക്കാർക്ക് സുപരിചിതനാണ്, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിലെ പ്രശ്നത്തിലേക്ക് വളരെയധികം ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ ആധികാരിക കോളിന് നന്ദി, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിൽ ശ്രദ്ധ ചെലുത്തിയ സ്പെഷ്യലിസ്റ്റുകളുടെ എണ്ണം പലമടങ്ങ് വർദ്ധിച്ചു.

എന്നിരുന്നാലും, പ്രായോഗിക പ്രശ്നങ്ങളുടെ പരിഹാരം വേഗത്തിലാക്കാൻ ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ സാങ്കൽപ്പിക കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് ശക്തി ഉപയോഗിക്കാനാകുമോ എന്നത് വളരെക്കാലമായി അവ്യക്തമായിരുന്നു. എന്നാൽ 1994-ൽ, ഒരു അമേരിക്കൻ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞനും ലൂസന്റ് ടെക്നോളജീസിലെ (യുഎസ്എ) ജീവനക്കാരനുമായ പി.ഷോർ, വലിയ സംഖ്യകളുടെ ഫാക്റ്ററൈസേഷൻ അനുവദിക്കുന്ന ഒരു ക്വാണ്ടം അൽഗോരിതം നിർദ്ദേശിച്ചുകൊണ്ട് ശാസ്ത്ര ലോകത്തെ അമ്പരപ്പിച്ചു (ഈ പ്രശ്നത്തിന്റെ പ്രാധാന്യം ഇതിനകം ആമുഖത്തിൽ ചർച്ച ചെയ്തിട്ടുണ്ട്). ഇന്ന് അറിയപ്പെടുന്ന ഏറ്റവും മികച്ച ക്ലാസിക്കൽ രീതിയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഷോറിന്റെ ക്വാണ്ടം അൽഗോരിതം കണക്കുകൂട്ടലുകളുടെ ഒന്നിലധികം ത്വരണം നൽകുന്നു, കൂടാതെ സംഖ്യയുടെ ദൈർഘ്യം കൂടുന്തോറും വേഗത വർദ്ധിക്കും. ഫാസ്റ്റ് ഫാക്‌ടറൈസേഷൻ അൽഗോരിതം, അൺക്രിപ്റ്റ് ചെയ്യാത്ത സന്ദേശങ്ങളുടെ ബാങ്കുകൾ ശേഖരിച്ചിട്ടുള്ള വിവിധ രഹസ്യാന്വേഷണ ഏജൻസികൾക്ക് വലിയ പ്രായോഗിക താൽപ്പര്യമാണ്.

1996-ൽ, ലൂസന്റ് ടെക്നോളജീസിലെ ഷോറിന്റെ സഹപ്രവർത്തകൻ എൽ. ഗ്രോവർ ക്രമരഹിതമായ ഒരു ഡാറ്റാബേസിൽ വേഗത്തിലുള്ള തിരയലിനായി ഒരു ക്വാണ്ടം അൽഗോരിതം നിർദ്ദേശിച്ചു. (അത്തരത്തിലുള്ള ഒരു ഡാറ്റാബേസിന്റെ ഒരു ഉദാഹരണം ഒരു ടെലിഫോൺ ബുക്കാണ്, അതിൽ വരിക്കാരുടെ പേരുകൾ അക്ഷരമാലാക്രമത്തിൽ ക്രമീകരിച്ചിട്ടില്ല, മറിച്ച് ഏകപക്ഷീയമായ രീതിയിലാണ്.) നിരവധി ഓപ്ഷനുകളിൽ ഒപ്റ്റിമൽ ഘടകം തിരയുന്നതും തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതും സാമ്പത്തിക, സൈനിക, എഞ്ചിനീയറിംഗ് പ്രശ്നങ്ങൾ, കമ്പ്യൂട്ടർ ഗെയിമുകൾ എന്നിവയിൽ. ഗ്രോവറിന്റെ അൽഗോരിതം തിരയൽ പ്രക്രിയ വേഗത്തിലാക്കാൻ മാത്രമല്ല, ഒപ്റ്റിമൽ തിരഞ്ഞെടുക്കുമ്പോൾ കണക്കിലെടുക്കുന്ന പാരാമീറ്ററുകളുടെ എണ്ണം ഇരട്ടിയാക്കാനും അനുവദിക്കുന്നു.

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ യഥാർത്ഥ സൃഷ്ടിയെ തടസ്സപ്പെടുത്തിയത് അടിസ്ഥാനപരമായി ഒരേയൊരു ഗുരുതരമായ പ്രശ്‌നമാണ് - പിശകുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഇടപെടൽ. അതേ തലത്തിലുള്ള ഇടപെടൽ ക്വാണ്ടം കംപ്യൂട്ടിംഗ് പ്രക്രിയയെ ക്ലാസ്സിക്കലുകളേക്കാൾ വളരെ തീവ്രമായി നശിപ്പിക്കുന്നു എന്നതാണ് വസ്തുത. 1995-ൽ ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാനുള്ള വഴികൾ P. ഷോർ വിശദീകരിച്ചു, ക്വാണ്ടം അവസ്ഥകൾ എൻകോഡ് ചെയ്യുന്നതിനും അവയിലെ പിശകുകൾ തിരുത്തുന്നതിനുമുള്ള ഒരു സ്കീം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. നിർഭാഗ്യവശാൽ, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളിലെ പിശക് തിരുത്തൽ വിഷയം ഈ ലേഖനത്തിൽ ഉൾപ്പെടുത്തുന്നത് സങ്കീർണ്ണമാണ്.

ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ ഉപകരണം

ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് പറയുന്നതിന് മുമ്പ്, ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റങ്ങളുടെ പ്രധാന സവിശേഷതകൾ നമുക്ക് ഓർമ്മിക്കാം ("ശാസ്ത്രവും ജീവിതവും" നമ്പർ 8, 1998; നമ്പർ 12, 2000 കാണുക).

ക്വാണ്ടം ലോകത്തിന്റെ നിയമങ്ങൾ മനസിലാക്കാൻ, ദൈനംദിന അനുഭവത്തെ നേരിട്ട് ആശ്രയിക്കരുത്. സാധാരണ രീതിയിൽ (ദൈനംദിന ധാരണയിൽ), ക്വാണ്ടം കണങ്ങളെ നമ്മൾ നിരന്തരം "ഉറ്റുനോക്കി" അല്ലെങ്കിൽ, കൂടുതൽ കർശനമായി പറഞ്ഞാൽ, അവ നിലനിൽക്കുന്ന അവസ്ഥയെ നിരന്തരം അളക്കുകയാണെങ്കിൽ മാത്രമേ അവ പ്രവർത്തിക്കൂ. എന്നാൽ നമ്മൾ “തിരിഞ്ഞു” (നിരീക്ഷിക്കുന്നത് നിർത്തുക) ഉടൻ തന്നെ ക്വാണ്ടം കണങ്ങൾ ഒരു പ്രത്യേക അവസ്ഥയിൽ നിന്ന് ഒരേസമയം നിരവധി വ്യത്യസ്ത രൂപങ്ങളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. അതായത്, ഒരു ഇലക്ട്രോൺ (അല്ലെങ്കിൽ മറ്റേതെങ്കിലും ക്വാണ്ടം ഒബ്‌ജക്റ്റ്) ഭാഗികമായി ഒരു ബിന്ദുവിൽ, ഭാഗികമായി മറ്റൊരിടത്ത്, ഭാഗികമായി മൂന്നിലൊന്നിൽ സ്ഥിതിചെയ്യും. ഇത് ഓറഞ്ച് പോലെ കഷ്ണങ്ങളായി വിഭജിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു എന്നല്ല ഇതിനർത്ഥം. അപ്പോൾ ഇലക്ട്രോണിന്റെ ഒരു ഭാഗം വിശ്വസനീയമായി വേർതിരിച്ച് അതിന്റെ ചാർജ് അല്ലെങ്കിൽ പിണ്ഡം അളക്കാൻ കഴിയും. എന്നാൽ അനുഭവം കാണിക്കുന്നത്, അളവെടുപ്പിനുശേഷം, ഇലക്ട്രോൺ എല്ലായ്പ്പോഴും ഒരൊറ്റ പോയിന്റിൽ “സുരക്ഷിതവും ശബ്ദവും” ആയി മാറുന്നുവെന്ന് കാണിക്കുന്നു, അതിനുമുമ്പ് എല്ലായിടത്തും ഒരേ സമയം പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിഞ്ഞിരുന്നുവെങ്കിലും. ഒരു ഇലക്ട്രോണിന്റെ ഈ അവസ്ഥ, അത് ഒരേസമയം ബഹിരാകാശത്ത് നിരവധി പോയിന്റുകളിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നതിനെ വിളിക്കുന്നു ക്വാണ്ടം അവസ്ഥകളുടെ സൂപ്പർപോസിഷൻജർമ്മൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഇ.ഷ്രോഡിംഗർ 1926-ൽ അവതരിപ്പിച്ച വേവ് ഫംഗ്ഷനാണ് സാധാരണയായി വിവരിക്കുന്നത്. ഏത് ഘട്ടത്തിലും തരംഗ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ മൂല്യത്തിന്റെ മോഡുലസ്, ഒരു നിശ്ചിത നിമിഷത്തിൽ ആ ബിന്ദുവിൽ ഒരു കണിക കണ്ടെത്താനുള്ള സാധ്യത നിർണ്ണയിക്കുന്നു. ഒരു കണത്തിന്റെ സ്ഥാനം അളന്ന ശേഷം, അതിന്റെ തരംഗ പ്രവർത്തനം കണിക കണ്ടെത്തിയ സ്ഥലത്തേക്ക് ചുരുങ്ങുന്നതായി (തകർച്ച) തോന്നുന്നു, തുടർന്ന് വീണ്ടും പടരാൻ തുടങ്ങുന്നു. ക്വാണ്ടം കണങ്ങളുടെ സ്വത്ത് ഒരേസമയം പല അവസ്ഥകളിലും ഉണ്ടായിരിക്കണം, വിളിക്കുന്നു ക്വാണ്ടം പാരലലിസം, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിൽ വിജയകരമായി ഉപയോഗിച്ചു.

ക്വാണ്ടം ബിറ്റ്

ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ അടിസ്ഥാന സെൽ ഒരു ക്വാണ്ടം ബിറ്റ് ആണ്, അല്ലെങ്കിൽ, ചുരുക്കത്തിൽ, ക്വിറ്റ്(ക്യു-ബിറ്റ്). ഇത് രണ്ട് അടിസ്ഥാന അവസ്ഥകളുള്ള ഒരു ക്വാണ്ടം കണികയാണ്, അവ 0 ഉം 1 ഉം ആയി നിശ്ചയിച്ചിരിക്കുന്നു അല്ലെങ്കിൽ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിലെ പതിവ് പോലെ, കൂടാതെ. ക്യുബിറ്റിന്റെ രണ്ട് മൂല്യങ്ങൾക്ക്, ആറ്റത്തിന്റെ നിലവും ആവേശഭരിതവുമായ അവസ്ഥകൾ, ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസിന്റെ സ്പിൻ മുകളിലേക്കും താഴേക്കും ഉള്ള ദിശകൾ, സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് റിംഗിലെ വൈദ്യുതധാരയുടെ ദിശ, സാധ്യമായ രണ്ട് സ്ഥാനങ്ങൾ എന്നിവയുമായി പൊരുത്തപ്പെടാം. അർദ്ധചാലകത്തിലെ ഇലക്ട്രോൺ മുതലായവ.

ക്വാണ്ടം രജിസ്റ്റർ

ക്വാണ്ടം രജിസ്റ്ററിന്റെ ഘടന ഏതാണ്ട് ക്ലാസിക്കൽ ഒന്നിന് സമാനമാണ്. ഇത് ക്വാണ്ടം ബിറ്റുകളുടെ ഒരു ശൃംഖലയാണ്, അതിൽ ഒന്ന്- രണ്ട്-ബിറ്റ് ലോജിക്കൽ പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്താൻ കഴിയും (ഒരു ക്ലാസിക്കൽ രജിസ്റ്ററിലെ NOT, 2I-NOT മുതലായവയുടെ ഉപയോഗത്തിന് സമാനമാണ്).

എൽ ക്യുബിറ്റുകൾ രൂപീകരിച്ച ക്വാണ്ടം രജിസ്റ്ററിന്റെ അടിസ്ഥാന അവസ്ഥകളിൽ, ക്ലാസിക്കൽ ഒന്നിലെന്നപോലെ, പൂജ്യങ്ങളുടെയും L ദൈർഘ്യമുള്ളവയുടെയും സാധ്യമായ എല്ലാ ശ്രേണികളും ഉൾപ്പെടുന്നു. മൊത്തത്തിൽ 2 L വ്യത്യസ്ത കോമ്പിനേഷനുകൾ ഉണ്ടാകാം. 0 മുതൽ 2 വരെ എൽ -1 വരെയുള്ള ബൈനറി രൂപത്തിലുള്ള സംഖ്യകളുടെ ഒരു റെക്കോർഡായി അവയെ കണക്കാക്കുകയും സൂചിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യാം. എന്നിരുന്നാലും, ഈ അടിസ്ഥാന അവസ്ഥകൾ ക്വാണ്ടം രജിസ്റ്ററിന്റെ സാധ്യമായ എല്ലാ മൂല്യങ്ങളും തീർപ്പാക്കുന്നില്ല (ക്ലാസിക്കൽ ഒന്നിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി), കാരണം നോർമലൈസേഷൻ അവസ്ഥയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സങ്കീർണ്ണമായ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡുകളാൽ നിർവചിക്കപ്പെട്ട സൂപ്പർപോസിഷൻ അവസ്ഥകളും ഉണ്ട്. ഒരു ക്വാണ്ടം രജിസ്റ്ററിന്റെ (അടിസ്ഥാനത്തിലുള്ളവ ഒഴികെ) സാധ്യമായ മിക്ക മൂല്യങ്ങൾക്കും ഒരു ക്ലാസിക്കൽ അനലോഗ് നിലവിലില്ല. ഒരു ക്ലാസിക്കൽ രജിസ്റ്ററിന്റെ അവസ്ഥകൾ ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ സംസ്ഥാനങ്ങളുടെ മുഴുവൻ സമ്പത്തിന്റെയും ദയനീയമായ നിഴൽ മാത്രമാണ്.

രജിസ്റ്ററിൽ ഒരു ബാഹ്യ സ്വാധീനം പ്രയോഗിക്കപ്പെടുന്നുവെന്ന് സങ്കൽപ്പിക്കുക, ഉദാഹരണത്തിന്, സ്ഥലത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗത്തേക്ക് വൈദ്യുത പ്രേരണകൾ പ്രയോഗിക്കുകയോ ലേസർ ബീമുകൾ നയിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നു. ഇതൊരു ക്ലാസിക്കൽ രജിസ്റ്ററാണെങ്കിൽ, ഒരു കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ ഓപ്പറേഷനായി കണക്കാക്കാവുന്ന ഒരു ഇംപൾസ്, എൽ വേരിയബിളുകൾ മാറ്റും. ഇതൊരു ക്വാണ്ടം രജിസ്റ്ററാണെങ്കിൽ, അതേ പൾസിന് ഒരേസമയം വേരിയബിളുകളിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യാൻ കഴിയും. അതിനാൽ, ഒരു ക്വാണ്ടം രജിസ്റ്ററിന്, തത്വത്തിൽ, അതിന്റെ ക്ലാസിക്കൽ എതിരാളിയേക്കാൾ പലമടങ്ങ് വേഗത്തിൽ വിവരങ്ങൾ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. ഇവിടെ നിന്ന്, ചെറിയ ക്വാണ്ടം രജിസ്റ്ററുകൾ (എൽ<20) могут служить лишь для демонстрации отдельных узлов и принципов работы квантового компьютера, но не принесут большой практической пользы, так как не сумеют обогнать современные ЭВМ, а стоить будут заведомо дороже. В действительности квантовое ускорение обычно значительно меньше, чем приведенная грубая оценка сверху (это связано со сложностью получения большого количества амплитуд и считывания результата), поэтому практически полезный квантовый компьютер должен содержать тысячи кубитов. Но, с другой стороны, понятно, что для достижения действительного ускорения вычислений нет необходимости собирать миллионы квантовых битов. Компьютер с памятью, измеряемой всего лишь в килокубитах, будет в некоторых задачах несоизмеримо быстрее, чем классический суперкомпьютер с терабайтами памяти.

എന്നിരുന്നാലും, ക്വാണ്ടം അൽഗോരിതങ്ങൾ ക്ലാസിക്കൽ ആക്സിലറേഷനുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ കാര്യമായ ത്വരണം നൽകാത്ത ഒരു കൂട്ടം പ്രശ്നങ്ങളുണ്ട് എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്. ഇത് ആദ്യമായി കാണിച്ചുതന്നവരിൽ ഒരാളാണ് റഷ്യൻ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞനായ യു ഒസിഗോവ്, തത്വത്തിൽ, ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിലെ ഒരു ക്ലോക്ക് സൈക്കിൾ കൊണ്ട് ത്വരിതപ്പെടുത്താൻ കഴിയാത്ത അൽഗോരിതങ്ങളുടെ നിരവധി ഉദാഹരണങ്ങൾ നിർമ്മിച്ചു.

എന്നിരുന്നാലും, ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്‌സിന്റെ നിയമങ്ങൾക്കനുസൃതമായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ പരിണാമത്തിലെ പുതിയതും നിർണായകവുമായ ഘട്ടമാണെന്നതിൽ സംശയമില്ല. അവ നിർമ്മിക്കുക മാത്രമാണ് അവശേഷിക്കുന്നത്.

ഇന്ന് ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ പ്രോട്ടോടൈപ്പുകൾ ഇന്ന് നിലവിലുണ്ട്. ശരിയാണ്, ഇതുവരെ കുറച്ച് ക്വാണ്ടം ബിറ്റുകൾ മാത്രമുള്ള ചെറിയ രജിസ്റ്ററുകൾ മാത്രമേ കൂട്ടിച്ചേർക്കാൻ പരീക്ഷണാടിസ്ഥാനത്തിൽ സാധിച്ചിട്ടുള്ളൂ. അങ്ങനെ, അടുത്തിടെ അമേരിക്കൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞൻ I. ചാങ്ങിന്റെ (IBM) നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഒരു സംഘം 5-ബിറ്റ് ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ അസംബ്ലി പ്രഖ്യാപിച്ചു. നിസ്സംശയം, ഇതൊരു വലിയ വിജയമാണ്. നിർഭാഗ്യവശാൽ, നിലവിലുള്ള ക്വാണ്ടം സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക് വിശ്വസനീയമായ കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നൽകാൻ ഇതുവരെ പ്രാപ്തമായിട്ടില്ല, കാരണം അവ മോശമായി നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുകയോ അല്ലെങ്കിൽ ശബ്ദത്തിന് വളരെ ഇരയാകുകയോ ചെയ്യുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഫലപ്രദമായ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് ശാരീരിക നിയന്ത്രണങ്ങളൊന്നുമില്ല; സാങ്കേതിക ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ മറികടക്കാൻ ഇത് ആവശ്യമാണ്.

വിശ്വസനീയവും എളുപ്പത്തിൽ നിയന്ത്രിക്കാവുന്നതുമായ ക്വാണ്ടം ബിറ്റുകൾ എങ്ങനെ നിർമ്മിക്കാം എന്നതിനെക്കുറിച്ച് നിരവധി ആശയങ്ങളും നിർദ്ദേശങ്ങളും ഉണ്ട്.

ചില ഓർഗാനിക് തന്മാത്രകളുടെ ന്യൂക്ലിയസുകളുടെ സ്പിൻ ക്വിറ്റുകളായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ആശയം I. ചാങ് വികസിപ്പിക്കുന്നു.

റഷ്യൻ ഗവേഷകനായ എം.വി. ഫീഗൽമാൻ, ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് തിയറിറ്റിക്കൽ ഫിസിക്സിൽ ജോലി ചെയ്യുന്നു. L.D. Landau RAS, മിനിയേച്ചർ സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് വളയങ്ങളിൽ നിന്ന് ക്വാണ്ടം രജിസ്റ്ററുകൾ കൂട്ടിച്ചേർക്കാൻ നിർദ്ദേശിക്കുന്നു. ഓരോ വളയവും ഒരു ക്വിറ്റിന്റെ പങ്ക് വഹിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഘടികാരദിശയിലും എതിർ ഘടികാരദിശയിലും - 0, 1 എന്നീ സംസ്ഥാനങ്ങൾ വളയത്തിലെ വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിന്റെ ദിശയുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. കാന്തിക മണ്ഡലം ഉപയോഗിച്ച് ഇത്തരം ക്യുബിറ്റുകൾ മാറാവുന്നതാണ്.

റഷ്യൻ അക്കാദമി ഓഫ് സയൻസസിന്റെ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ഫിസിക്‌സ് ആൻഡ് ടെക്‌നോളജിയിൽ, അക്കാദമിഷ്യൻ കെ.എ.വലീവിന്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഒരു സംഘം അർദ്ധചാലക ഘടനകളിൽ ക്വിറ്റുകൾ സ്ഥാപിക്കുന്നതിന് രണ്ട് ഓപ്ഷനുകൾ നിർദ്ദേശിച്ചു. ആദ്യ സന്ദർഭത്തിൽ, അർദ്ധചാലകത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ മിനി-ഇലക്ട്രോഡുകളിൽ പ്രയോഗിക്കുന്ന ഒരു വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിച്ച രണ്ട് പൊട്ടൻഷ്യൽ കിണറുകളുടെ സിസ്റ്റത്തിൽ ഒരു ഇലക്ട്രോണാണ് ഒരു ക്വിറ്റിന്റെ പങ്ക് വഹിക്കുന്നത്. ഈ കിണറുകളിലൊന്നിലെ ഇലക്ട്രോണിന്റെ സ്ഥാനങ്ങളാണ് 0, 1 എന്നീ സംസ്ഥാനങ്ങൾ. ഇലക്‌ട്രോഡുകളിലൊന്നിലെ വോൾട്ടേജ് മാറ്റിക്കൊണ്ട് ക്വിറ്റ് സ്വിച്ച് ചെയ്യുന്നു. മറ്റൊരു പതിപ്പിൽ, അർദ്ധചാലകത്തിന്റെ ഒരു പ്രത്യേക ബിന്ദുവിൽ ഉൾച്ചേർത്ത ഒരു ഫോസ്ഫറസ് ആറ്റത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസാണ് ക്വിറ്റ്. സ്റ്റേറ്റുകൾ 0, 1 - ന്യൂക്ലിയർ സ്പിന്നിന്റെ ദിശകൾ ബാഹ്യ കാന്തികക്ഷേത്രത്തോടൊപ്പമോ എതിരോ ആണ്. അനുരണന ആവൃത്തിയുടെയും വോൾട്ടേജ് പൾസുകളുടെയും കാന്തിക പൾസുകളുടെ സംയോജിത പ്രവർത്തനം ഉപയോഗിച്ചാണ് നിയന്ത്രണം നടത്തുന്നത്.

അതിനാൽ, ഗവേഷണം സജീവമായി നടക്കുന്നു, സമീപഭാവിയിൽ - ഏകദേശം പത്ത് വർഷത്തിനുള്ളിൽ - ഫലപ്രദമായ ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുമെന്ന് അനുമാനിക്കാം.

ഭാവിയിലേക്ക് ഒരു ലുക്ക്

അതിനാൽ, ഭാവിയിൽ, മൈക്രോ ഇലക്ട്രോണിക് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പരമ്പരാഗത രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ നിർമ്മിക്കാനും ആധുനിക മൈക്രോപ്രൊസസറിനെ അനുസ്മരിപ്പിക്കുന്ന നിരവധി നിയന്ത്രണ ഇലക്ട്രോഡുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കാനും സാധ്യതയുണ്ട്. ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ സാധാരണ പ്രവർത്തനത്തിന് നിർണായകമായ ശബ്ദ നില കുറയ്ക്കുന്നതിന്, ആദ്യ മോഡലുകൾ ദ്രാവക ഹീലിയം ഉപയോഗിച്ച് തണുപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ആദ്യത്തെ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ മേശപ്പുറത്ത് വയ്ക്കാത്തതും വലുതും ചെലവേറിയതുമായ ഉപകരണങ്ങളാകാൻ സാധ്യതയുണ്ട്, കൂടാതെ വൈറ്റ് കോട്ട് ധരിച്ച ഒരു വലിയ സിസ്റ്റം പ്രോഗ്രാമർമാരും ഹാർഡ്‌വെയർ അഡ്ജസ്റ്ററുകളും പരിപാലിക്കുന്നു. ആദ്യം, സർക്കാർ ഏജൻസികൾക്ക് മാത്രമേ അവയിലേക്ക് പ്രവേശനമുള്ളൂ, പിന്നെ സമ്പന്നമായ വാണിജ്യ സംഘടനകൾ. എന്നാൽ സാമ്പ്രദായിക കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ യുഗം ഏതാണ്ട് ഇതേ രീതിയിൽ തന്നെ ആരംഭിച്ചു.

ക്ലാസിക് കമ്പ്യൂട്ടറുകൾക്ക് എന്ത് സംഭവിക്കും? അവർ മരിക്കുമോ? കഷ്ടിച്ച്. ക്ലാസിക്കൽ, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾക്ക് അവരുടേതായ പ്രയോഗ മേഖലകളുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, മിക്കവാറും, വിപണി അനുപാതം ക്രമേണ രണ്ടാമത്തേതിലേക്ക് മാറും.

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ ആമുഖം അടിസ്ഥാനപരമായി പരിഹരിക്കാനാകാത്ത ക്ലാസിക്കൽ പ്രശ്‌നങ്ങളുടെ പരിഹാരത്തിലേക്ക് നയിക്കില്ല, പക്ഷേ ചില കണക്കുകൂട്ടലുകൾ വേഗത്തിലാക്കും. കൂടാതെ, ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയം സാധ്യമാകും - ദൂരത്തേക്ക് ക്വിറ്റുകളുടെ കൈമാറ്റം, ഇത് ഒരുതരം ക്വാണ്ടം ഇന്റർനെറ്റിന്റെ ആവിർഭാവത്തിലേക്ക് നയിക്കും. ക്വാണ്ടം കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ എല്ലാവരുടെയും രഹസ്യാത്മകമായ (ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്‌സ് നിയമങ്ങളനുസരിച്ച്) പരസ്പരം കവർച്ച ചെയ്യുന്നതിൽ നിന്ന് കണക്ഷൻ നൽകുന്നത് സാധ്യമാക്കും. ക്വാണ്ടം ഡാറ്റാബേസുകളിൽ സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന നിങ്ങളുടെ വിവരങ്ങൾ ഇപ്പോൾ ഉള്ളതിനേക്കാൾ കൂടുതൽ വിശ്വസനീയമായി പകർത്തുന്നതിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കപ്പെടും. ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾക്കായി പ്രോഗ്രാമുകൾ നിർമ്മിക്കുന്ന സ്ഥാപനങ്ങൾക്ക് നിയമവിരുദ്ധമായ, പകർത്തൽ ഉൾപ്പെടെയുള്ളവയിൽ നിന്നും അവരെ സംരക്ഷിക്കാൻ കഴിയും.

ഈ വിഷയത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ആഴത്തിലുള്ള ധാരണയ്ക്കായി, റഷ്യൻ ജേണലായ "ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളും ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗും" (നമ്പർ 1, 2000) ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച "ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിന്റെ അടിസ്ഥാനങ്ങൾ" എന്ന ഇ. റിഫലിന്റെയും വി. പോലാക്കിന്റെയും അവലോകന ലേഖനം നിങ്ങൾക്ക് വായിക്കാം. (വഴിയിൽ, ക്വാണ്ടം കംപ്യൂട്ടിംഗിനായി സമർപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ലോകത്തിലെ ആദ്യത്തേതും ഇതുവരെയുള്ളതുമായ ഒരേയൊരു ജേണലാണിത്. ഇതിനെക്കുറിച്ചുള്ള കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾ ഇന്റർനെറ്റിൽ http://rcd.ru/qc. ൽ കണ്ടെത്താനാകും.). നിങ്ങൾ ഈ ജോലിയിൽ പ്രാവീണ്യം നേടിയാൽ, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിനെക്കുറിച്ചുള്ള ശാസ്ത്രീയ ലേഖനങ്ങൾ നിങ്ങൾക്ക് വായിക്കാൻ കഴിയും.

A. Kitaev, A. Shen, M. Vyaly "Classical and Quantum Computations" (Moscow: MTsNMO-CheRo, 1999) എന്ന പുസ്തകം വായിക്കുമ്പോൾ കുറച്ചുകൂടി പ്രാഥമിക ഗണിതശാസ്ത്ര തയ്യാറെടുപ്പ് ആവശ്യമാണ്.

ക്വാണ്ടം കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നടത്തുന്നതിന് ആവശ്യമായ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ നിരവധി അടിസ്ഥാന വശങ്ങൾ, വി.വി. ബെലോക്കുറോവ്, ഒ.ഡി. ടിമോഫീവ്സ്കയ, ഒ.എ. ക്രൂസ്തലേവ് "ക്വാണ്ടം ടെലിപോർട്ടേഷൻ - ഒരു സാധാരണ അത്ഭുതം" (ഇഷെവ്സ്ക്: RHD, 200) പുസ്തകത്തിൽ ചർച്ചചെയ്യുന്നു.

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളെക്കുറിച്ചുള്ള എ.സ്റ്റീന്റെ നിരൂപണത്തിന്റെ വിവർത്തനം ഒരു പ്രത്യേക പുസ്തകമായി പ്രസിദ്ധീകരിക്കാൻ ആർസിഡി പബ്ലിഷിംഗ് ഹൗസ് തയ്യാറെടുക്കുന്നു.

ഇനിപ്പറയുന്ന സാഹിത്യം വിദ്യാഭ്യാസപരമായി മാത്രമല്ല, ചരിത്രപരമായും ഉപയോഗപ്രദമാകും:

1) യു.ഐ. മനിൻ. കണക്കാക്കാവുന്നതും കണക്കാക്കാനാവാത്തതും.

എം.: സോവ്. റേഡിയോ, 1980.

2) ജെ.വോൺ ന്യൂമാൻ. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ ഗണിതശാസ്ത്ര അടിത്തറ.

എം.: നൗക, 1964.

3) ആർ.ഫെയ്ൻമാൻ. കമ്പ്യൂട്ടറുകളിലെ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ അനുകരണം // ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറും ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗും:

ശനി. 2 വാല്യങ്ങളിൽ - ഇഷെവ്സ്ക്: RHD, 1999. T. 2, p. 96-123.

4) ആർ.ഫെയ്ൻമാൻ. ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്കൽ കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ

// Ibid., പേ. 123.-156.

ഇതേ വിഷയത്തിലെ പ്രശ്നം കാണുക