क्या क्वांटम कंप्यूटिंग सिर्फ आकाश में पाई है?


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मेरे पास कंप्यूटर साइंस की डिग्री है। मैं आईटी में काम करता हूं, और कई सालों से ऐसा कर रहा हूं। उस अवधि में "शास्त्रीय" कंप्यूटर छलांग और सीमा से उन्नत हुए हैं। मेरे पास अब मेरे मोजे के बीच मेरे बेडरूम दराज में एक टेराबाइट डिस्क ड्राइव है, मेरे फोन में अभूतपूर्व प्रसंस्करण शक्ति है, और कंप्यूटरों ने उनके जीवन में क्रांति ला दी है।

लेकिन जहाँ तक मुझे पता है, क्वांटम कंप्यूटिंग ने कुछ नहीं किया है। इसके अलावा ऐसा लगता है कि यह उस तरह से रहने वाला है। क्वांटम कंप्यूटिंग अब लगभग चालीस वर्षों के मोटे अंत के लिए है, और वास्तविक कंप्यूटिंग ने इसे धूल में छोड़ दिया है। विकिपीडिया पर समयरेखा देखें , और अपने आप से पूछें कि समानांतर योजक कहाँ है? एटलस, या MU5 के बराबर कहाँ है? मैं मैनचेस्टर विश्वविद्यालय गया, विकिपीडिया पर मैनचेस्टर कंप्यूटर लेख पर इतिहास देखें । क्वांटम कंप्यूटर समान प्रगति नहीं दिखाते हैं। एयू गर्भनिरोधक, ऐसा लगता है कि वे जमीन से भी नहीं उतरे हैं। आप जल्द ही किसी भी समय पीसी वर्ल्ड में एक खरीद नहीं करेंगे।

क्या आप कभी कर पाएंगे? क्या यह सब प्रचार और गर्म हवा है? क्या क्वांटम कंप्यूटिंग सिर्फ आकाश में पाई है? क्या यह सब सिर्फ कल-कल करने के लिए एक भयावह जनता के लिए क्वांटम क्वाड्स द्वारा लुभाने वाला है? यदि नहीं, तो क्यों नहीं?

जवाबों:


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क्या क्वांटम कंप्यूटिंग सिर्फ आकाश में पाई है?

अभी तक यह इसी तरह देख रहा है। हम पिछले तीन दशकों से आक्रामक रूप से इस पाई के लिए पहुंच रहे हैं, लेकिन ज्यादा सफलता नहीं मिली है। हमारे पास अब क्वांटम कंप्यूटर हैं, लेकिन वे पाई नहीं हैं जो हम चाहते थे, जो एक क्वांटम कंप्यूटर है जो वास्तव में एक समस्या को तेजी से या शास्त्रीय कंप्यूटर की तुलना में बेहतर ऊर्जावान दक्षता के साथ हल कर सकता है।

आप जल्द ही किसी भी समय पीसी वर्ल्ड में एक खरीद नहीं करेंगे।

क्या आप कभी कर पाएंगे?

हम भविष्य की भविष्यवाणी नहीं कर सकते हैं, लेकिन अगर मुझे अभी अनुमान लगाना है, तो मैं "नहीं" कहूंगा। अभी तक ऐसा कोई आवेदन नहीं आया है जिसके लिए क्वांटम कंप्यूटिंग पर्याप्त मूल्यवान होगी। इसके बजाय हमारे पास बहुत से विशेष संस्थानों में क्वांटम कंप्यूटर हो सकते हैं जहाँ बहुत विशेष गणनाएँ की जाती हैं (जैसे कि ओक रिज नेशनल लैब में टाइटन नामक सुपर कंप्यूटर, या साइक्लोट्रॉन कण त्वरक की तरह जहाँ विशेष प्रयोग किए जाते हैं)।

क्या यह सब प्रचार और गर्म हवा है?

ज्यादातर यह प्रचार है, दुर्भाग्य से।

लेकिन क्वांटम रसायन विज्ञान में आवेदन वास्तव में गेम-चेंजिंग हो सकते हैं। दवा या उर्वरक के लिए हजारों उम्मीदवार अणुओं पर शारीरिक रूप से श्रमसाध्य प्रयोग करने के बजाय, हम कंप्यूटर पर सबसे अच्छे अणुओं की खोज कर सकते हैं। अणु यांत्रिक रूप से क्वांटम का व्यवहार करते हैं, और क्वांटम यांत्रिकी का अनुकरण शास्त्रीय कंप्यूटर पर कुशल नहीं है, लेकिन क्वांटम कंप्यूटर पर है। QC में Google का अधिकांश निवेश रसायन विज्ञान अनुप्रयोगों [ 1 ] के लिए है।

क्या यह सब सिर्फ कल-कल करने के लिए एक भयावह जनता के लिए क्वांटम क्वाड्स द्वारा लुभाने वाला है? यदि नहीं, तो क्यों नहीं?

ज्यादातर यह दुर्भाग्य से है।

आप शायद मैनचेस्टर विश्वविद्यालय में अपनी कक्षा में अधिक प्रतिभाशाली छात्रों में से एक थे। आपने देखा होगा कि आप में से केवल कुछ और औसत दर्जे के और उप-औसत दर्जे के छात्र थे। प्रोफेसर स्तर पर एक समान घटना है। कई प्राध्यापकों को अच्छी तरह से प्राप्त अनुदान प्रस्तावों को लिखना आसान या "स्वाभाविक" नहीं लगता है, लेकिन उन्हें अपनी नौकरी रखने के लिए और अपने पीएचडी को सुनिश्चित करने के लिए धन की आवश्यकता होती है। छात्रों को वैज्ञानिक सम्मेलनों का अनुभव करने और उनकी आवश्यकता वाले सॉफ़्टवेयर तक पहुंच प्राप्त करने की भूख नहीं है।

जब एक प्रोफेसर बन जाता है:

  • धन के लिए बेताब, या

  • जीवन में अन्य समस्याओं, जैसे कि कैंसर से पीड़ित बच्चे की देखभाल करना, या

  • जानते हैं कि वे बड़ी वैज्ञानिक खोज नहीं करेंगे जैसे कि कुछ वैज्ञानिकों ने 100 साल पहले किया था जीवन एक जीवित परिवार के बारे में अधिक हो जाता है, एक खुशहाल परिवार रखते हैं, और अपने पोते-पोतियों के लिए एक बेहतर दुनिया बनाने के बजाय वे क्या करते हैं जो उन्हें आनंद देता है । एक प्रोफेसर के रूप में, मैं आपको बता सकता हूं कि मेरे कई सहयोगी "महान" नहीं हैं क्योंकि जनता अक्सर वैज्ञानिकों को मानती है।

मैं लगभग 1000 लोगों को क्वांटम कंप्यूटिंग में काम करने के लिए फंडिंग के साथ जानता हूं, और किसी को भी किसी भयावह तरीके से "भोला जनता" को मूर्ख बनाने के इरादे से नहीं लगता है। हममें से अधिकांश सिर्फ अपने विश्वविद्यालयों या अपनी सरकारों के माध्यम से उपलब्ध अनुदानों के लिए आवेदन करते हैं, और हम अपने काम के महत्व को बढ़ाने का इरादा नहीं रखते हैं जो अन्य वैज्ञानिकों की तुलना में उसी पैसे के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं (हमें आणविक भौतिकविदों के साथ प्रतिस्पर्धा करनी होगी जलवायु परिवर्तन को ठीक करने के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि वे जिस अणु पर काम कर रहे हैं, वह हमारे वातावरण में है, या उनके काम का दिखावा करने वाले बायोफिज़िसिस्ट कैंसर का इलाज कर सकते हैं, क्योंकि वे एक अणु पर काम कर रहे हैं जो शरीर में प्रमुख है)।

क्वांटम कंप्यूटिंग के आसपास बहुत सारे "प्रचार" मीडिया से आते हैं। पत्रकारों ने मेरे पत्रों की सामग्री को सुर्खियों में बनाने के लिए घुमाया है, जो उनके विज्ञापनों पर अधिक क्लिक प्राप्त करेंगे, और उनके बॉस उन्हें ऐसा करने के लिए दबाव देते हैं या वे अपनी नौकरी को दूसरे इंटर्न को खो देंगे जो उतना ध्यान नहीं रखते हैं ईमानदार होने के बारे में।

कुछ प्रचार खुद वैज्ञानिकों से आते हैं, कई लोग जो वास्तव में क्वांटम कंप्यूटिंग को क्रांतिकारी मानते हैं, क्योंकि उनके पीएच.डी. पर्यवेक्षक के पास एक महान शिक्षा नहीं थी (याद रखें कि मैनचेस्टर विश्वविद्यालय दुनिया में सर्वश्रेष्ठ में से एक है, और अधिकांश विश्वविद्यालय भी पास नहीं हैं), या शायद दुर्लभ मामलों में धन के लिए बेताब लोगों से प्रचार होता है, लेकिन कारणों से बहुत अधिक नहीं इनके अलावा।

मेरा मानना ​​है कि जनता को क्वांटम कंप्यूटिंग में थोड़ा निवेश करना चाहिए, क्योंकि वे अनुसंधान के कई अन्य क्षेत्रों के लिए करते हैं जिनके सकारात्मक परिणाम की कोई गारंटी नहीं है। प्रचार अक्सर पत्रकारों, अज्ञानी वैज्ञानिकों या गैर-अज्ञानी वैज्ञानिकों द्वारा अतिरंजित होता है, जो सोचते हैं कि उन्हें अस्तित्व के लिए इसकी आवश्यकता है। पत्रकारों और फंडिंग एजेंसियों की भी कड़ी आलोचना होती है।

आपके द्वारा अपने प्रश्न में कुछ भी गलत नहीं है।
मैंने उनके सही होने के कुछ कारण बताए हैं।


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मैं इसे तटस्थ दृष्टिकोण से देखने की कोशिश करूंगा। आपका प्रश्न "राय-आधारित" की तरह है, लेकिन फिर भी, कुछ महत्वपूर्ण बिंदु हैं। सैद्धांतिक रूप से , कोई ठोस तर्क (अभी तक) नहीं है कि क्वांटम कंप्यूटर व्यावहारिक रूप से साकार क्यों नहीं हैं। लेकिन, बाहर की जाँच करें : कैसे क्वांटम कंप्यूटर विफल: क्वांटम कोड, शारीरिक प्रणालियों में सहसंबंध, और शोर संचय - गिल कलाई , और स्कॉट आरोनसन द्वारा संबंधित ब्लॉग पोस्ट जहां वह कलाई के दावों के खिलाफ कुछ ठोस तर्क प्रदान करता है। इसके अलावा, संबंधित क्यूसीएसई पोस्ट में जेम्स वॉटन का जवाब पढ़ें : क्या टोपिकल क्वांटम कंप्यूटर ध्वनि के खिलाफ गिल कलाई का तर्क है?

गणित अतिप्रवाह का एक महान सारांश है: क्वांटम कम्प्यूटिंग के खिलाफ गणितीय तर्क पर

हालांकि, हां, निश्चित रूप से, इंजीनियरिंग समस्याएं हैं

समस्याएं ( arXiv से अनुकूलित : सीएस / 0602096 ):

  • पर्यावरण के साथ बातचीत के लिए संवेदनशीलता: क्वांटम कंप्यूटर परिवेश के साथ बातचीत के लिए बेहद संवेदनशील हैं क्योंकि किसी भी बातचीत (या माप) राज्य समारोह के पतन की ओर जाता है। इस घटना को डिकॉयरेन्स कहा जाता है। क्वांटम प्रणाली को अलग करना बेहद मुश्किल है, विशेष रूप से एक अभिकलन के लिए एक इंजीनियर, जो पर्यावरण के साथ उलझने के बिना। जितनी बड़ी संख्या उतनी ही कठिन होती है, सुसंगतता बनाए रखना।

    [आगे पढ़े: विकिपीडिया: क्वांटम डिकॉरेन्स ]

  • अविश्वसनीय क्वांटम गेट क्रियाएँ: क्वांटम पर क्वांटम अभिकलन उन्हें छोटे परिवर्तनों का उपयोग करके सिद्धांत में लागू किए जाने वाले परिवर्तनों की एक सरणी के साथ काम करके पूरा किया जाता है। यह जरूरी है कि इन परिवर्तनों में कोई भी चरण त्रुटियां नहीं पेश की जाएं। लेकिन व्यावहारिक योजनाओं में ऐसी त्रुटियां होने की संभावना है। यह भी संभव है कि क्वांटम रजिस्टर गणना की शुरुआत से पहले ही पर्यावरण से उलझा हुआ हो। इसके अलावा, प्रारंभिक चरण में अनिश्चितता रोटेशन ऑपरेशन अपर्याप्त द्वारा अंशांकन बनाता है। इसके अलावा, किसी को मैट्रिक्स रूपांतरणों को लागू करने वाले शास्त्रीय नियंत्रण में सटीकता की सापेक्ष कमी पर विचार करना चाहिए। परिशुद्धता की इस कमी को क्वांटम एल्गोरिथ्म द्वारा पूरी तरह से मुआवजा नहीं दिया जा सकता है।

  • त्रुटियां और उनका सुधार: शास्त्रीय त्रुटि सुधार अतिरेक को नियोजित करता है। सबसे सरल तरीका यह है कि जानकारी को कई बार संग्रहीत किया जाए, और - अगर ये प्रतियां बाद में असहमत हो जाएं - तो बस एक बहुमत वोट लें; उदाहरण के लिए मान लीजिए कि हम तीन बार थोड़ा कॉपी करते हैं। आगे मान लीजिए कि एक शोर त्रुटि तीन-बिट स्थिति को दूषित करती है ताकि एक बिट शून्य के बराबर हो लेकिन अन्य दो एक के बराबर हैं। यदि हम मानते हैं कि शोर त्रुटियां स्वतंत्र हैं और कुछ प्रायिकता साथ होती हैंp, यह सबसे अधिक संभावना है कि त्रुटि एक एकल-बिट त्रुटि है और प्रेषित संदेश तीन है। यह संभव है कि एक डबल-बिट त्रुटि होती है और प्रेषित संदेश तीन शून्य के बराबर है, लेकिन यह परिणाम उपरोक्त परिणाम की तुलना में कम संभावना है। नो-क्लोनिंग प्रमेय के कारण क्वांटम जानकारी की प्रतिलिपि बनाना संभव नहीं है। यह प्रमेय क्वांटम त्रुटि सुधार के सिद्धांत को तैयार करने के लिए एक बाधा पेश करता है। लेकिन कई (भौतिक) qubits के एक अत्यधिक उलझी हुई स्थिति पर एक qubit की जानकारी फैलाना संभव है। पीटर शोर ने सर्वप्रथम एक क्वांटम त्रुटि सुधार कोड बनाने की इस विधि की खोज की, जो एक क्वैब की सूचना को नौ क्विट की अत्यधिक उलझी हुई अवस्था में संग्रहित करता है। हालाँकि, क्वांटम त्रुटि सुधार कोड (एस) केवल कुछ सीमित रूपों की त्रुटियों के खिलाफ क्वांटम जानकारी की रक्षा करता है। इसके अलावा, वे केवल क्वैब की एक छोटी संख्या में त्रुटियों के लिए कुशल हैं। इसके अलावा, त्रुटियों को सही करने के लिए आवश्यक क्वैबिट्स की संख्या सामान्य रूप से उन क्वैबिट्स की संख्या के साथ अच्छी तरह से पैमाने पर नहीं होती है जिनमें त्रुटि वास्तव में होती है।

    [आगे पढ़े: विकिपीडिया: क्वांटम त्रुटि सुधार ]

  • राज्य की तैयारी पर अड़चनें: राज्य की तैयारी किसी भी क्वांटम गणना की शुरुआत से पहले माना जाने वाला आवश्यक पहला कदम है। अधिकांश योजनाओं में, क्वांटम अभिकलन को सही ढंग से आगे बढ़ने के लिए एक विशेष सुपरपोज़िशन अवस्था में क्वाइबल्स की आवश्यकता होती है । लेकिन मनमाना राज्यों का निर्माण सटीक रूप से कठिन (दोनों समय और संसाधन (गेट) जटिलता) हो सकता है।

  • क्वांटम सूचना, अनिश्चितता, और क्वांटम गेट्स की एंट्रोपी: सिस्टम के साथ बातचीत के माध्यम से शास्त्रीय जानकारी प्राप्त करना आसान है। दूसरी ओर, क्लोनिंग की असंभवता का मतलब है कि कोई भी विशिष्ट अज्ञात स्थिति निर्धारित नहीं की जा सकती है। इसका मतलब यह है कि जब तक सिस्टम विशेष रूप से तैयार नहीं किया गया है, तब तक इसे नियंत्रित करने की हमारी क्षमता सीमित बनी हुई है। एक प्रणाली की औसत जानकारी इसकी एन्ट्रॉपी द्वारा दी गई है। एन्ट्रापी का निर्धारण ऑब्जेक्ट द्वारा पालन किए गए आंकड़ों पर निर्भर करेगा।

  • कम तापमान की आवश्यकता : सुपरकंडक्टिंग क्वांटम कंप्यूटिंग जैसे कई क्वांटम कंप्यूटिंग आर्किटेक्चर को कामकाज के लिए बेहद कम तापमान (पूर्ण शून्य के करीब) की आवश्यकता होती है।

प्रगति:

निष्कर्ष:

क्या हमारे पास कभी भी कुशल क्वांटम कंप्यूटर होंगे जो कुछ क्षेत्रों में शास्त्रीय कंप्यूटरों को बेहतर ढंग से प्रदर्शित कर सकते हैं, यह कुछ ऐसा है जो केवल समय ही कहेगा। हालाँकि, हम जो काफी प्रगति कर रहे हैं, उसे देखते हुए, यह कहना गलत नहीं होगा कि कुछ दशकों में हमारे पास पर्याप्त मात्रा में शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटर होने चाहिए। सैद्धांतिक पक्ष पर, हम अभी तक नहीं जानते हैं कि शास्त्रीय एल्गोरिदम (क्या) मौजूद हो सकते हैं जो समय की जटिलता के संदर्भ में क्वांटम एल्गोरिदम से मेल खाएंगे। इस मुद्दे के बारे में मेरा पिछला जवाब देखें । पूरी तरह से सैद्धांतिक दृष्टिकोण से, यह भी बेहद दिलचस्प होगा अगर कोई यह साबित कर सके कि सभी बीक्यूपी समस्याएं बीपीपी या पी में हैं!

मेरा व्यक्तिगत रूप से मानना ​​है कि आने वाले दशकों में हम क्वांटम कंप्यूटिंग तकनीकों और शास्त्रीय कंप्यूटिंग तकनीकों के संयोजन का उपयोग करेंगे (यानी या तो आपके पीसी में शास्त्रीय हार्डवेयर घटक होंगे और साथ ही क्वांटम हार्डवेयर या क्वांटम कंप्यूटिंग दोनों पूरी तरह से क्लाउड-आधारित होंगे और आप 'केवल उन्हें शास्त्रीय कंप्यूटरों से ऑनलाइन एक्सेस करेंगे)। क्योंकि याद रखें कि क्वांटम कंप्यूटर बहुत ही सीमित समस्याओं के लिए कुशल हैं। यह क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करते हुए 2 + 3 जैसे अतिरिक्त संसाधन-गहन और नासमझ होगा। (देखें कि क्वांटम कंप्यूटर हार्डवेयर स्तर पर बुनियादी गणित कैसे करता है? )।

अब, आपकी बात पर आ रहा है कि क्या क्वांटम कंप्यूटर बनाने की कोशिश में राष्ट्रीय धन अनावश्यक रूप से बर्बाद हो रहा है । मेरा जवाब नहीं है ! भले ही हम वैध और कुशल क्वांटम कंप्यूटर बनाने में असफल हों, फिर भी हम इंजीनियरिंग प्रगति और वैज्ञानिक प्रगति के मामले में बहुत कुछ हासिल कर चुके हैं । पहले से ही फोटोनिक्स और सुपरकंडक्टर्स में अनुसंधान कई गुना बढ़ गया है और हम पहले से बहुत अधिक भौतिक घटनाओं को बेहतर ढंग से समझने लगे हैं। इसके अलावा, क्वांटम सूचना सिद्धांत और क्वांटम क्रिप्टोग्राफी ने कुछ साफ-सुथरे गणितीय परिणामों और तकनीकों की खोज की है जो बहुत से अन्य क्षेत्रों में भी उपयोगी हो सकती है (सीएफ)।भौतिकी एसई: क्वांटम सूचना सिद्धांत और क्वांटम क्रिप्टोग्राफी में गणितीय रूप से चुनौतीपूर्ण क्षेत्र )। हम उस समय तक सैद्धांतिक कंप्यूटर विज्ञान में सबसे कठिन समस्याओं में से कुछ के बारे में बहुत कुछ समझ चुके होंगे (भले ही हम "क्वांटम कंप्यूटर" बनाने में विफल हों)।

स्रोत और संदर्भ:

  1. क्वांटम कंप्यूटर के कार्यान्वयन में कठिनाइयाँ (पोनाथ, 2006)

  2. क्वांटम कंप्यूटिंग

  3. क्वांटम त्रुटि सुधार


परिशिष्ट:

थोड़ी खोज के बाद, मुझे एक बहुत अच्छा लेख मिला, जो क्वांटम कंप्यूटिंग संदेह के खिलाफ स्कॉट आरोनसन के लगभग सभी तर्क-वितर्क को रेखांकित करता है। मैं वहां दिए गए सभी बिंदुओं से गुजरने की बहुत सलाह देता हूं । यह वास्तव में अपनी वेबसाइट पर आरोनसन द्वारा लगाए गए व्याख्यान नोटों का 14 हिस्सा है । वे वाटरलू विश्वविद्यालय में PHYS771 पाठ्यक्रम के लिए उपयोग किए गए थे। व्याख्यान नोट्स डेमोक्रिटस के बाद से उनकी लोकप्रिय पाठ्यपुस्तक क्वांटम कम्प्यूटिंग पर आधारित हैं ।


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शास्त्रीय कंप्यूटिंग क्वांटम कंप्यूटिंग की तुलना में लगभग लंबा रहा है। शास्त्रीय कंप्यूटिंग के शुरुआती दिन वैसा ही है जैसा हम क्वांटम कंप्यूटिंग के साथ अनुभव कर रहे हैं। जेड 3 (प्रथम ट्यूरिंग पूरा इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस) 1940 के दशक में बनाया गया एक कमरे के आकार और अपने फोन की तुलना में कम शक्तिशाली था। यह शास्त्रीय कंप्यूटिंग में हमारे द्वारा अनुभव की गई अभूतपूर्व प्रगति पर बात करता है।

दूसरी ओर क्वांटम कंप्यूटिंग की सुबह, 1980 के दशक तक शुरू नहीं हुई थी । शोर का फैक्टरिंग एल्गोरिथ्म; 1990 के दशक में इस क्षेत्र की खोज शुरू करने वाले क्षेत्र की खोज की गई थी । कुछ वर्षों बाद क्वांटम एल्गोरिथ्म के पहले प्रायोगिक प्रदर्शन के साथ इसका अनुसरण किया गया।

इस बात के प्रमाण हैं कि क्वांटम कंप्यूटर काम कर सकते हैं। इस क्षेत्र के प्रायोगिक और सैद्धांतिक पहलुओं पर हर साल भारी मात्रा में प्रगति होती है और यह मानने का कोई कारण नहीं है कि यह रुकने वाला है। क्वांटम सीमा प्रमेय कहा गया है कि बड़े पैमाने पर क्वांटम कंप्यूटिंग संभव है अगर शारीरिक फाटकों के लिए त्रुटि दरों एक निश्चित सीमा से नीचे हैं। हम आ रहे हैं (कुछ तर्क है कि हम पहले से ही वहां हैं) छोटे सिस्टम के लिए यह सीमा है।

क्वांटम कम्प्यूटेशन की उपयोगिता के बारे में संदेह करना अच्छा है। वास्तव में, यह प्रोत्साहित किया जाता है! शास्त्रीय संगणना के साथ क्वांटम संगणना की प्रगति की तुलना करना भी स्वाभाविक है; यह भूल जाना कि क्वांटम कंप्यूटर शास्त्रीय कंप्यूटरों की तुलना में अधिक कठिन हैं।


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प्रारंभिक शास्त्रीय कंप्यूटर मौजूदा तकनीक के साथ बनाए गए थे। उदाहरण के लिए, वैक्यूम ट्यूब का आविष्कार लगभग चार दशक पहले किया गया था जब उनका उपयोग कोलोसस बनाने के लिए किया गया था।

क्वांटम कंप्यूटर के लिए, हमें कंप्यूटर बनाने से पहले तकनीक का आविष्कार करना होगा। और प्रौद्योगिकी पहले से मौजूद थी, उससे परे है कि बस इस कदम को कुछ दशक लग गए हैं।

अब हमारे पास बहुत अधिक वैक्यूम ट्यूबों के हमारे क्वांटम संस्करण हैं। इसलिए एक दशक में एक कोलोसस की उम्मीद करें।


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टीएल, डीआर: इंजीनियरिंग और भौतिकी तर्क पहले ही किए जा चुके हैं। मैं एक ऐतिहासिक परिप्रेक्ष्य जोड़ता हूं: मेरा तर्क है कि क्वांटम अभिकलन का क्षेत्र वास्तव में केवल दो दशकों से कुछ अधिक है और हमें MU5 जैसा कुछ बनाने में तीन दशक से अधिक समय लगा।


जब से आप समयरेखा का उल्लेख करते हैं, तो आइए देखें:

शुरुआतें

सबसे पहले, क्वांटम कंप्यूटर की तरह कुछ की संभावना पश्चिम में रिचर्ड फेनमैन (1959 या 1981 में अगर आप चाहें तो) और यूरी मैनिन ने पूर्व (1980) में आवाज दी थी। लेकिन यह सिर्फ एक विचार है। कोई कार्यान्वयन शुरू नहीं होता है।

शास्त्रीय कंप्यूटिंग के साथ समान चीजें कब हुईं? खैर, बहुत समय पहले। उदाहरण के लिए चार्ल्स बैबेज 19 वीं सदी की शुरुआत में पहले से ही कंप्यूटिंग मशीनों का निर्माण करना चाहते थे और उनके पास पहले से ही विचार थे। पास्कल, लीबनीज, वे सभी के विचार थे। बैबेज की 1837 की विश्लेषणात्मक मशीन जो कि फंडिंग और इंजीनियरिंग चुनौतियों के कारण कभी नहीं बनाई गई थी (वैसे, विश्लेषणात्मक मशीन के अग्रदूत को लेगो के साथ बनाया गया था ) निश्चित रूप से सबसे हालिया पहला विचार है जो कि पहले से ही फेयमैन और मैनिन के लिए प्रस्तावित है। क्वांटम कंप्यूटिंग, क्योंकि यह एक ठोस कार्यान्वयन का प्रस्ताव करता है।

70 के दशक में एक क्वांटम कंप्यूटर से संबंधित कुछ भी नहीं दिखता है। कुछ कोड का आविष्कार किया गया है, कुछ सैद्धांतिक आधार काम किया जाता है (कितनी जानकारी संग्रहीत की जा सकती है?), जो कि qc के लिए आवश्यक है, लेकिन यह वास्तव में क्वांटम कंप्यूटर के विचार का पीछा नहीं कर रहा है।

कोड और संचार से संबंधित विचार क्वांटम गणना के लिए हैं कि टेलीफ़ोन और टेलीग्राफ तार शास्त्रीय कंप्यूटिंग के लिए क्या हैं: एक महत्वपूर्ण अग्रदूत, लेकिन कंप्यूटर नहीं। जैसा कि आप जानते हैं, मोर्स कोड और टेलीग्राफ 19 वीं सदी की तकनीकें हैं और शोर चैनलों के लिए अधिक कठिन कोड का भी अध्ययन किया गया था। शैनन द्वारा 1948 में गणितीय ग्राउंडवर्क (नो-गो-प्रमेय और पसंद के अनुसार) किया गया था।

वैसे भी, यह तर्क दिया जा सकता है कि पंच कार्ड कंप्यूटिंग 1804 में बुनाई के लिए विकसित किया गया था , लेकिन मैं यह दावा नहीं करना चाहता कि यह वास्तव में शास्त्रीय गणना की शुरुआत थी।

यूनिवर्सल (क्वांटम) कंप्यूटर

तो गणना कब शुरू हुई? मैं यह तर्क देने जा रहा हूं कि आपको जमीन से सार्वभौमिक कंप्यूटिंग के लिए अनुसंधान प्राप्त करने के लिए कई चीजों की आवश्यकता है; इससे पहले, वहां निवेश किए गए लोगों और धन की संख्या सीमित होगी।

  1. आपको एक सार्वभौमिक कंप्यूटर और क्या हासिल करना है के एक सैद्धांतिक मॉडल की धारणा की आवश्यकता है।
  2. आपको एक सार्वभौमिक कंप्यूटर को लागू करने की एक वास्तुकला की आवश्यकता है - एक सैद्धांतिक स्तर पर।
  3. आपको एक वास्तविक जीवन प्रणाली की आवश्यकता है जहां आप इसे लागू कर सकते हैं।

हम क्वांटम गणना में कब आते हैं?

  • Deutsch 1985 (33 साल पहले) में सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटर का वर्णन करता है।
  • सर्किट मॉडल और गेट एक ही समय के आसपास विकसित होते हैं।
  • कैसे सब कुछ एक साथ रखने का पहला पूरा मॉडल 1994 में सिराक और ज़ोलर (केवल 24 साल पहले) द्वारा प्रस्तावित किया गया था।

उस समय से पहले या उस दौरान क्वांटम गणना में अन्य सभी अग्रिम सामान्य या अन्य सामान्य सिद्धांत में क्रिप्टोग्राफी, क्वांटम सिस्टम तक सीमित थे।

शास्त्रीय संगणना के बारे में क्या?

इसलिए, 1994 में हम 1937 की तुलनात्मक स्थिति में हैं:

  • सैद्धांतिक ग्राउंडवर्क करने वाले कुछ लोग हैं, और ग्राउंडवर्क अब किया गया है।
  • ऐसे लोगों की एक उचित संख्या है जो इंजीनियरिंग से जुड़े काम करते हैं, जो सीधे तौर पर संबंधित (क्वांटम) कंप्यूटर बनाने के लिए बहुत उपयोगी नहीं हैं।
  • और क्षेत्र आमतौर पर उतना बड़ा और अच्छी तरह से वित्त पोषित नहीं होता है।
  • लेकिन: उस तारीख से, धन और लोग क्षेत्र में डालना शुरू करते हैं।

मैदान छीन रहा है

शास्त्रीय कंप्यूटिंग के लिए, यह विकिपीडिया समयरेखा में विभिन्न "पहले कंप्यूटर सिस्टम" की मात्रा द्वारा चित्रित किया गया है। कम से कम जर्मनी, इंग्लैंड और संयुक्त राज्य अमेरिका में कई स्थानों पर कई शोध समूह थे (उदाहरण के लिए ब्रिटेन में मैनचेस्टर और बैलेचले पार्क, बस कुछ नाम रखने के लिए)। युद्ध के समय के पैसे को कंप्यूटिंग में बदल दिया गया था क्योंकि यह परमाणु बम के विकास के लिए आवश्यक था (लॉस एलामोस में खाते देखें)।

क्वांटम गणना के लिए, इस टिप्पणी को देखें :

QIS के क्षेत्र ने 1990 के दशक के मध्य में कई युगों की उत्तेजनाओं के परिणामस्वरूप विस्फोटक वृद्धि शुरू की: पीटर शोर ने दिखाया कि एक क्वांटम कंप्यूटर बहुत बड़ी संख्या को सुपर-कुशलता से कारक बना सकता है। सेमीकंडक्टर उद्योग ने महसूस किया कि मूर के कानून के अनुसार कंप्यूटरों का सुधार बहुत जल्द ही क्वांटम सीमा तक पहुंच जाएगा, जिससे प्रौद्योगिकी में आमूल-चूल परिवर्तन की आवश्यकता है। फंसे हुए परमाणु आयनों, उन्नत ऑप्टिकल गुहाओं, क्वांटम डॉट्स, और कई अन्य अग्रिमों से उत्पन्न भौतिक विज्ञान में विकास ने काम करने योग्य क्वांटम तर्क उपकरणों के निर्माण पर विचार करना संभव बना दिया। इसके अलावा, सुरक्षित संचार की आवश्यकता ने क्वांटम संचार योजनाओं की जांच को तोड़ दिया जो छेड़छाड़ का सबूत होगा।

सभी, उस समय से, आधुनिक कंप्यूटरों के सैद्धांतिक आधार को उस समय तक रखा गया था कि पहले कंप्यूटर उपलब्ध हैं (ज़ुसे 1941, मैनचेस्टर 1948, सिर्फ दो नाम करने के लिए) इसमें लगभग एक दशक का समय लगा। इसी तरह, क्वांटम सिस्टम के साथ कुछ प्रकार की सार्वभौमिक प्रोग्रामेबल गणना करने वाली पहली प्रणालियों के बारे में एक दशक लग गया। दी, उनकी क्षमता पहले मैनचेस्टर कंप्यूटरों की तुलना में कम है, लेकिन फिर भी।

बीस साल बाद, हम धीरे-धीरे प्रौद्योगिकी में विस्फोटक वृद्धि देख रहे हैं और बहुत सी कंपनियां इसमें शामिल हो रही हैं। हम ट्रांजिस्टर (पहली बार 1947 में खोजी गई) जैसी नई तकनीकों के आगमन को भी देखते हैं।

इसी तरह, क्वांटम कम्प्यूटेशन की शुरुआत के 20 साल बाद, हम Google, IBM, Intel और कई अन्य लोगों के साथ निजी कंपनियों के क्षेत्र में गंभीर प्रवेश देखते हैं। जब मैं 2012 में अपने पहले सम्मेलन में था, तब भी उनकी भागीदारी अकादमिक थी, आज, यह रणनीतिक है। इसी तरह, हमने 2000 के दशक के दौरान सुपरकंडक्टिंग क्विबिट्स के रूप में विभिन्न क्वांटम कंप्यूटिंग सिस्टम के धन का एक प्रस्ताव देखा, जो ऊपर उल्लिखित तीन कंपनियों से सबसे उन्नत चिप्स का आधार बनाते हैं। 2012 में, कोई भी कुछ हद तक विश्वसनीय व्यवस्था नहीं कर सकता था, जिसमें एक से अधिक भौतिक शब्‍द थे। आज, केवल छह साल बाद, आईबीएम आपको उनकी बहुत ही विश्वसनीय 16 क्विबिट्स के साथ खेलने की सुविधा देता है (5 यदि आप वास्तव में केवल चारों ओर खेलना चाहते हैं) और Google दावा करता है कि हम 72 क्विट सिस्टम का परीक्षण करें।

हां, हमारे पास अभी भी त्रुटि-सुधार क्षमताओं के साथ एक विश्वसनीय बड़े पैमाने पर क्वांटम कंप्यूटर है, और हमारे पास वर्तमान में हमारे पास मौजूद शास्त्रीय कंप्यूटरों की तुलना में कमजोर हैं, जो 60 के दशक में थे, लेकिन मैं (जैसा कि अन्य बताते हैं) अन्य उत्तर) मानते हैं कि यह अद्वितीय इंजीनियरिंग चुनौतियों के कारण है। एक छोटी सी संभावना है कि यह शारीरिक सीमाओं के कारण है, जिसके बारे में हमें कोई पता नहीं है, लेकिन अगर यह है, तो वर्तमान प्रगति को देखते हुए, हमें नवीनतम कुछ वर्षों में पता होना चाहिए।

यहाँ मेरी बात क्या है?

  • मैंने तर्क दिया कि जिस कारण से हमें MU5 क्वांटम कंप्यूटर अभी तक दिखाई नहीं देता है, वह इस तथ्य के कारण भी है कि यह क्षेत्र अभी इतना पुराना नहीं है, फिर भी, और हाल ही में वास्तव में इतना ध्यान नहीं दिया है।
  • मेरा तर्क है कि वर्तमान समय के दृष्टिकोण से, ऐसा लगता है कि शास्त्रीय कंप्यूटर बहुत जल्दी बहुत अच्छे हो गए थे, लेकिन यह दशकों के पहले के कामों की उपेक्षा करता है, जहां विकास और विकास उतनी तेजी से नहीं हुआ था।
  • मेरा तर्क है कि यदि आप मानते हैं (जैसा कि क्षेत्र में लगभग हर कोई करता है) कि क्वांटम कंप्यूटरों द्वारा सामना की जाने वाली प्रारंभिक इंजीनियरिंग समस्याएं शास्त्रीय कंप्यूटरों की तुलना में कठिन हैं, तो आप शास्त्रीय कंप्यूटरों में से एक के लिए बहुत अधिक तुलनीय अनुसंधान और नवाचार प्रक्षेपवक्र देखते हैं । बेशक, वे कुछ अलग हैं, लेकिन यह कैसे जाता है के मूल विचार समान हैं।

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प्रश्न के भाग का उत्तर देने के लिए, "क्या मैं कभी क्वांटम कंप्यूटर खरीदूंगा", आदि मुझे लगता है कि एक बुनियादी गलतफहमी है।

क्वांटम कंप्यूटिंग सिर्फ शास्त्रीय कंप्यूटिंग नहीं बल्कि तेज है। एक क्वांटम कंप्यूटर कुछ ही समय में कुछ प्रकार की समस्याओं को हल करता है जो एक क्लासिक सुपर कंप्यूटर को हजार साल तक ले जाएगा। यह अतिशयोक्ति नहीं है। लेकिन नियमित प्रकार की कंप्यूटिंग, संख्याओं को जोड़ना, ग्राफिक्स के लिए मूविंग बिट्स आदि, जो अभी भी सिर्फ शास्त्रीय कंप्यूटिंग चीजें होंगी।

यदि तकनीक को कभी छोटा किया जा सकता है (मुझे नहीं पता), तो यह MMU या ग्राफिक्स कार्ड की तरह कुछ और हो सकता है। आपके शास्त्रीय कंप्यूटर के लिए एक अतिरिक्त विशेषता, प्रतिस्थापन नहीं। उसी तरह एक उच्च अंत ग्राफिक्स कार्ड आपके कंप्यूटर को ऐसी चीजें करने देता है जो मुख्य सीपीयू के साथ (उचित समय में) नहीं कर पाएंगे, एक क्वांटम कंप्यूटर अन्य प्रकार के संचालन की अनुमति देगा जो वर्तमान में नहीं किया जा सकता है।

मैं आपको क्वांटम कंप्यूटिंग विकिपीडिया पृष्ठ पर " ऑपरेशन के सिद्धांतों " पृष्ठ का शायद पहला पैराग्राफ स्कैन करने की सलाह देता हूं ।


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जब आप पूछते हैं कि क्या यह आकाश में पाई है, तो यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप किन वादों को मानते हैं कि क्वांटम प्रौद्योगिकियां पूरी करने की कोशिश कर रही हैं। और यह इस बात पर निर्भर करता है कि जनता उन वादों को कौन निभा रही है।

विचार करें कि आप क्वांटम गणना के बारे में भी क्यों जानते हैं, यह देखते हुए कि यह अभी तक किसी भी उपकरण (या अधिक निष्पक्ष, बहुत अधिक उपकरण नहीं ) का उत्पादन करने में कामयाब नहीं है , जो मांसपेशियों के कंप्यूटर हार्डवेयर से मिलते जुलते हैं। आप इसके बारे में कहां से सुन रहे हैं, उत्साह कहां से है? मैं शर्त लगाने को तैयार हूं कि अगर आप क्वांटम कंप्यूटिंग के बारे में हर अकादमिक बातचीत में भाग लेते हैं, जिसे आप व्यक्तिगत रूप से प्रबंधित कर सकते हैं, तो क्वांटम कंप्यूटिंग के बारे में जो भी आप सुनते हैं, वह शिक्षाविदों से नहीं आता है। संभावना है कि आप सूत्रों से क्वांटम कंप्यूटिंग के बारे में बहुत कुछ सुन रहे हैं जो वास्तव में उत्साह से अधिक रुचि रखते हैं।

कुछ कॉर्पोरेट स्रोत हैं जो अपने क्वांटम हार्डवेयर क्या कर सकते हैं, या करने में सक्षम होंगे, इस बारे में अधिक या कम भव्य दावे कर रहे हैं; और वहाँ एक दशक से भी अधिक समय से हैं। इस बीच, ऐसे लोगों का एक बड़ा समुदाय है जो केवल सावधानीपूर्वक प्रगति करने की कोशिश कर रहे हैं और अपनी ऊर्जा बनाने के वादे से बहुत अधिक खर्च नहीं करते हैं जो वे वितरित नहीं कर सकते हैं। आपने किससे ज्यादा सुना होगा?

लेकिन उन लोगों को भी अनुदान देते हुए, क्वांटम गणना के बारे में उत्तेजना के लिए सबसे अधिक जिम्मेदार पार्टियां कुछ प्रकार की पत्रिकाएं और विशेष-रुचि वाली वेबसाइटें हैं, जो जानकारी के स्रोत के रूप में बाजार-वर्ग वफ़ल विक्रेताओं की तरह हैं: वे कुछ के बजाय मीठे वाष्पशील सुगंध पर बहुत अधिक व्यापार करते हैं। पदार्थ और काटने। अकादमिक की बजाए ध्यान देने वाले विज्ञापन उद्योग, क्वांटम संकलन की ऐसी उम्मीदें हैं, जो मुख्य कारण हैं। वे सिद्धांत रूप में क्वांटम गणना के बारे में भी परवाह नहीं करते हैं: यह कई जादुई झुकावों में से एक है, जिसके साथ भीड़ को विस्मित करने के लिए, आकाश में पाई के सपने को जगाने के लिए, और इस बीच कुछ अन्य कंपनी से पैसे कमाने की संभावना है एक विज्ञापन आधे सेकंड के लिए देखा गया था। उसउद्योग अपने ग्राहकों और अपने दर्शकों के लिए, एयरबोर्न पेस्ट्री बेचने के व्यवसाय में बहुत अधिक है। लेकिन क्या इसका मतलब यह है कि दुनिया उन लोगों द्वारा फ्लाइंग अंजीर रोल कर रही है जो वास्तव में क्वांटम प्रौद्योगिकियों पर काम कर रहे हैं? यह उन चीज़ों को पूरा करने के लिए काफी कठिन है जिन्हें हम सोचते हैं कि उन्हें पूरा करना संभव हो सकता है - जो अधिक मामूली हैं, लेकिन फिर भी सार्थक हैं।

मेरे अकादमिक साथियों (सैद्धांतिक कंप्यूटर वैज्ञानिकों और सैद्धांतिक भौतिकविदों) के बीच, जनता के बीच क्वांटम संगणना के बारे में गलत जानकारी एक महत्वपूर्ण हताशा का स्रोत है। हम में से अधिकांश का मानना ​​है कि क्वांटम कंप्यूटर बनाना संभव होगा, और जो लोग ऐसा करते हैं, उनमें से ज्यादातर का मानना ​​है कि इसके महत्वपूर्ण आर्थिक प्रभाव होंगे। लेकिन हम में से कोई भी यह उम्मीद नहीं करता है कि यह दुनिया को पांच से दस वर्षों में उल्टा कर देगा, और न ही हम यह उम्मीद कर रहे हैं कि पिछले पंद्रह सालों में यह कहना फैशनेबल हो गया है कि हमारे पास बड़े पैमाने पर क्वांटम कंप्यूटर होंगे " पाँच से दस साल ”। मैंने हमेशा यह कहने के लिए एक बिंदु बनाया है कि मैं अपने जीवनकाल में प्रभावों को देखने की आशा करता हूं, और हाल की गतिविधि ने मुझे बीस के भीतर देखने की आशा की है - लेकिन फिर भी आप एक खरीदने के लिए स्टोर पर नहीं जाएंगे।

और न ही हम में से कोई उम्मीद करता है कि यह आपको ट्रैवलिंग सेल्समैन की समस्या, या पसंद को आसानी से हल करने की अनुमति देगा। क्वांटम रसायन और क्वांटम सामग्री में समस्याओं का विश्लेषण करने में सक्षम होना मूल है, और अल्पावधि में अभी भी क्वांटम गणना का सबसे अच्छा, संभावित अनुप्रयोग है, और यह वहां क्रांतिकारी हो सकता है; और शायद लंबी अवधि में हम अनुकूलन समस्याओं के लिए अभ्यास में मजबूत और महत्वपूर्ण सुधार प्रदान कर सकते हैं। (डी-वेव का दावा है कि वे पहले से ही अपनी मशीनों के साथ अभ्यास कर सकते हैं: शिक्षाविदों के बीच जूरी अभी भी बाहर है कि क्या यह उचित है।)

इसका शैतान यह समझाने के लिए है कि आप वास्तव में क्वांटम गणना के सिद्धांत और विकास से क्या उम्मीद कर सकते हैं, आपको किसी तरह थोड़ा क्वांटम यांत्रिकी समझाना होगा। यह एक आसान चीज नहीं है, और कुछ भी जटिल के साथ, बड़ी दुनिया में सूक्ष्म समझ के लिए थोड़ा धैर्य है, खासकर जब कैंडी-स्वाद वाले 'याकॉव' के रूप में "वैकल्पिक तथ्य" सात में चारों ओर घूम रहा है। लीग जूते।

सच्चाई - क्वांटम कम्प्यूटेशन क्या कर सकता है, और यह कि यह आपको दुनिया भर में टेलीपोर्ट करने की अनुमति नहीं देगा, और न ही एक झटके में दुनिया की भूख या एयरलाइन अराजकता को हल करने के लिए - उबाऊ है। लेकिन रसायन विज्ञान और सामग्री विज्ञान में महत्वपूर्ण प्रगति करना नहीं है। अभी तक विकसित नहीं किए गए अनुप्रयोगों के बारे में कुछ भी कहने के लिए: आप गियर आधारित कंप्यूटरों से कितनी आसानी से कर सकते हैं करों में मदद करने के लिए मज़बूती से करों की गणना करने या लॉगरिदम-टेबल को डिज़ाइन करने वाले विमानों की गणना करने के लिए ?

19 वीं शताब्दी से पहले भी शास्त्रीय कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकी का समय बहुत अच्छा है। हमारे पास क्वांटम प्रौद्योगिकियों के साथ इस मार्ग को फिर से चलाने की कोशिश करने का कुछ विचार है, और हमारे पास लाभांश के प्रकार का एक विचार है जो यदि हम ऐसा करते हैं तो संभव हो सकता है। इस कारण से, हम पास्कल के ऐडर्स से आधुनिक दिन तक 370 से अधिक वर्षों की तुलना में बहुत अधिक समय तक उपयोगी कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकी के विकास को पुन: पेश करने की उम्मीद करते हैं। लेकिन यह बहुत तेजी से होने वाला नहीं है क्योंकि कुछ लोग वादा कर रहे हैं, विशेष रूप से वे लोग जो वास्तव में उन 'वादों' पर पहुंचाने के लिए जिम्मेदार नहीं हैं।

कुछ टिप्पणी।

" समानांतर योजक कहाँ है? "

  • हमारे पास बड़े उपकरण नहीं हैं, जो क्वांटम कंप्यूटरों के अलावा बाहर ले जाते हैं, लेकिन हमारे पास क्वांटम कंप्यूटरों में तेजी से जोड़ सर्किटों पर काम करने वाले कुछ लोग हैं - क्वांटम कंप्यूटरों में से कुछ को सुपरपोज़िशन में डेटा पर अधिक पारंपरिक संचालन करना होगा।

" एटलस, या MU5 के बराबर कहाँ है? "

  • फ्रैंक होने के लिए, हम अभी भी पास्कल के योजक के पहले विश्वसनीय क्वांटम एनालॉग पर काम कर रहे हैं। मुझे उम्मीद है कि NQIT परियोजना का प्रकटीकरण (प्रकटीकरण: मैं इसमें शामिल हूं, लेकिन एक प्रयोगवादी के रूप में नहीं) छोटे, उच्च गुणवत्ता वाले मॉड्यूल बनाने के लिए जो उलझने का आदान-प्रदान कर सकता है, बड़े पैमाने पर उत्पादन के माध्यम से तेजी से स्केलिंग करने का मार्ग होगा मॉड्यूल, जिस स्थिति में हम पास्कल के योजक से कोलोसस तक, एटलस तक जा सकते हैं, और कुछ वर्षों के मामले में। लेकिन यह तो केवल समय बताएगा।

" ऐसा लग रहा है कि वे भी मैदान से बाहर नहीं गए हैं। आप जल्द ही किसी भी समय पीसी वर्ल्ड में एक खरीद नहीं करेंगे। "

  • यह पूरी तरह सच है। हालाँकि, यदि आपसे कभी अपेक्षा की जाती है, तो यह पीसी वर्ल्ड (या निष्पक्ष होने के लिए, पीसी सब्सक्राइबर्स के रूप में आपके सब्सक्राइब मनी के लिए बाजार में मौजूद होना) की तुलना में अधिक दोषपूर्ण है। कोई भी जिम्मेदार शोधकर्ता आपको बताएगा कि हम पहले गंभीर प्रोटोटाइप डिवाइस बनाने के लिए कड़ी मेहनत कर रहे हैं।

" क्या आप कभी भी [पीसी वर्ल्ड में क्वांटम कंप्यूटर खरीद पाएंगे]? "

  • क्या आप कभी पीसी वर्ल्ड में क्रे खरीद पाएंगे? आप यह करना चाहेंगे? शायद नहीं। लेकिन आपके विश्वविद्यालय चाहते हैं, और गंभीर व्यवसायों के लिए चाहते हो सकता है। परे कि जंगली अटकलें हैं - मैं नहीं देखता कि क्वांटम कंप्यूटर शब्द-प्रसंस्करण में कैसे सुधार करेगा। लेकिन फिर, मुझे संदेह है कि बैबेज ने कभी कल्पना की थी कि उनके अंतर इंजन के लिए कुछ भी पत्र लिखने के लिए उपयोग किया जाएगा।

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TL; DR : मैं क्वांटम कंप्यूटर के सिद्धांत पर लगभग 15 वर्षों से काम कर रहा हूं। मैंने यह कहते हुए कुछ नहीं देखा कि वे काम नहीं करेंगे। बेशक, एकमात्र वास्तविक प्रमाण जो वे काम कर सकते हैं वह है एक बनाना। अभी हो रहा है। हालाँकि, क्वांटम कंप्यूटर क्या करेगा और हम क्यों चाहते हैं कि यह सार्वजनिक धारणा से मेल नहीं खाता है।

क्या क्वांटम कंप्यूटिंग सिर्फ आकाश में पाई है? क्या यह सब सिर्फ कल-कल करने के लिए एक भयावह जनता के लिए क्वांटम क्वाड्स द्वारा लुभाने वाला है?

एक "क्वांटम क्वैक" (इसके लिए धन्यवाद) के रूप में, निश्चित रूप से मैं आपको बताने जा रहा हूं कि यह सब यथार्थवादी है। लेकिन सिद्धांत है ध्वनि। इसलिए जब तक क्वांटम यांत्रिकी सही है, क्वांटम कम्प्यूटेशन का सिद्धांत सही है, और क्वांटम कंप्यूटरों के लिए कुशल एल्गोरिदम हैं, जिनके लिए हम नहीं जानते कि शास्त्रीय कंप्यूटर पर समाधान की कुशलता से गणना कैसे करें। लेकिन मुझे कुछ भी नहीं लगता कि मैं यहाँ लिखता हूँ कि कोई संशय मना सकता है। या तो, आपको बैठना होगा और सभी विवरणों को स्वयं सीखना होगा, या इंतजार करना और देखना होगा।

बेशक, क्वांटम यांत्रिकी केवल एक सिद्धांत है, जिसे किसी भी समय पर ले जाया जा सकता है, लेकिन इसकी भविष्यवाणी हमारे आसपास की दुनिया को समझाने के लिए पहले ही लागू की जा चुकी है। क्वांटम कंप्यूटर सिद्धांत को एक अयोग्य शासन में नहीं धकेल रहे हैं जहां हम उम्मीद कर सकते हैं कि अप्रत्याशित परिणाम हैं (जो कि भौतिक विज्ञानी वास्तव में उम्मीद करते हैं, क्योंकि यही वह जगह है जहां आप नए भौतिकी में संकेत देखना शुरू करते हैं)। उदाहरण के लिए, क्वांटम यांत्रिकी पहले से ही संघनित पदार्थ प्रणालियों पर लागू होती है जिसमें हम निकटवर्ती क्वांटम कंप्यूटर में क्वैब के बारे में बात कर रहे हैं। यह सिर्फ इतना है कि हमें उन पर नियंत्रण के एक अभूतपूर्व स्तर की आवश्यकता है। कुछ लोगों को लगता है कि उनके पास तर्क है कि क्वांटम कंप्यूटर काम क्यों नहीं करेगा, लेकिन मैंने कुछ भी नहीं पाया है जो मैंने पढ़ा है उन तर्कों में।

क्या यह सब प्रचार और गर्म हवा है?

क्वांटम कंप्यूटरों के आसपास बहुत अधिक प्रचार है। मैं कहूंगा कि यह दो मुख्य स्रोतों से आता है:

  • मुख्यधारा मीडिया और लोकप्रिय संस्कृति (जैसे विज्ञान कथा पुस्तकों) में क्वांटम कंप्यूटिंग के लोकप्रिय प्रतिनिधित्व। किसी को भी सक्रिय रूप से क्वांटम कम्प्यूटेशन पर काम करने के लिए कहें, मुझे लगता है कि वे सभी इसे खराब तरीके से प्रतिनिधित्व करने के लिए सहमत होंगे, यह धारणा देते हुए कि यह एक सार्वभौमिक समाधान है जो सब कुछ जल्दी चलाएगा, जो कम से कम अब के लिए है, मामला नहीं। वहाँ कुछ जाम-कल लुभाने के लिए एक भोला जनता को दिया गया है, लेकिन यह "अनुवाद में खो गया" के माध्यम से अधिक है जो ज्यादातर गैर-विशेषज्ञ बिचौलियों द्वारा किया जा रहा है।

  • शोधकर्ताओं ने खुद। पिछले 20 (ईश) वर्षों से, लोग वादा करते रहे हैं कि क्वांटम कंप्यूटिंग अभी क्षितिज पर है, और इसका कभी भी बहुत अधिक उपयोग नहीं किया गया है। यह काफी उचित है कि पर्यवेक्षक उस बिंदु पर इससे बीमार हो जाते हैं। हालाँकि, क्षेत्र के भीतर होने से मेरा नजरिया यह है कि कई लोग क्वांटम कंप्यूटर की ओर काम करने का दावा कर रहे हैं। चूंकि फंडिंग बॉडीज ने अनुसंधान के लिए "क्यों" के साथ उत्तरोत्तर अधिक मांग प्राप्त की है, और "प्रभाव" सुनिश्चित करने के लिए, क्वांटम कंप्यूटिंग कई प्रयोगात्मक लोगों के लिए गो-टू बन गया है, भले ही वे क्वांटम कंप्यूटर के लिए कुछ भी करने में दिलचस्पी नहीं रखते हों। अगर कोई तरीका है कि वे जो कर रहे हैं उसे मोड़ सकते हैं ताकि यह क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए प्रासंगिक लगे, तो वे इसे करने के लिए तैयार हैं। इसका मतलब यह नहीं है कि क्वांटम कंप्यूटिंग कर सकते हैं ' टी किया जाना चाहिए, यह सिर्फ इतना नहीं है जितना ध्यान केंद्रित किया गया है। थोड़ा अलग स्तर पर, क्वांटम सूचना सिद्धांत का विस्फोट। इस प्रकार कुछ सिद्धांतकारों ने क्वांटम कंप्यूटर के सिद्धांत पर सक्रिय रूप से काम किया है और उन्हें कैसे काम करना है (यह कहना नहीं है कि वे दिलचस्प चीजें नहीं कर रहे हैं)।

हालांकि, अब हम एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान को मार रहे हैं, जहां अचानक क्वांटम कंप्यूटर बनाने में बहुत सारे अनुसंधान निवेश हैं, और संबंधित तकनीक, एक वास्तविकता, और चीजें चलना शुरू हो रही हैं। हम लगभग 50 क्विट के उपकरणों के साथ केवल बिंदु को मारते हुए प्रतीत होते हैं, कि हम "क्वांटम वर्चस्व" को प्राप्त करने में सक्षम हो सकते हैं - संगणना का प्रदर्शन जिसके परिणाम हम वास्तव में एक शास्त्रीय कंप्यूटर पर सत्यापित नहीं कर सकते हैं। इसे प्राप्त करने के साथ समस्या का एक हिस्सा वास्तव में शास्त्रीय कंप्यूटिंग की उक्त तेजी से प्रगति है। मूर की विधि के प्रकार को देखते हुए, शास्त्रीय कम्प्यूटेशनल शक्ति में तेजी से सुधार लाते हुए, यह आश्वस्त करने के लिए हमें क्या हासिल करने की आवश्यकता है, यह एक निरंतर परिवर्तनशील बार है।

क्वांटम कंप्यूटर समान प्रगति नहीं दिखाते हैं। एयू गर्भनिरोधक, ऐसा लगता है कि वे जमीन से भी नहीं उतरे हैं।

मुद्दा यह है कि यह करना मुश्किल है, और बुनियादी तकनीक को सही होने में लंबा समय लगा है। यह थोड़ी अपूर्ण तुलना है, लेकिन यह बहुत बुरा नहीं है: प्रोसेसर बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली लिथोग्राफी प्रक्रियाओं के बारे में सोचें। उनका विकास प्रगतिवादी रहा है, छोटे और छोटे ट्रांजिस्टर बना रहा है, लेकिन प्रगति धीमी रही है, क्योंकि यह एक के लिए कठिन और कठिन है, जिस तरह से मिल रहा है। दूसरी ओर, क्वांटम कंप्यूटर अनिवार्य रूप से उस पूरे प्रगतिशील सुधार की बात को आगे बढ़ाने और सीधे अंतिम, अंतिम परिणाम के लिए कूदने की कोशिश कर रहे हैं: एकल परमाणु ट्रांजिस्टर (तरह का)। शायद इससे कुछ हद तक जानकारी मिलती है कि प्रयोगात्मक विशेषज्ञ इससे निपटने के लिए क्या कर रहे हैं?

आप जल्द ही किसी भी समय पीसी वर्ल्ड में एक खरीद नहीं करेंगे। क्या आप कभी कर पाएंगे?

यह स्पष्ट नहीं है कि आप भी करना चाहते हैं। फिलहाल, हम उम्मीद करते हैं कि क्वांटम कंप्यूटर कुछ विशिष्ट, बहुत विशिष्ट कार्यों के लिए उपयोगी होंगे। उस मामले में, हम शायद कुछ शक्तिशाली केंद्रीकृत क्वांटम कंप्यूटरों की परिकल्पना करते हैं जो उन विशिष्ट नौकरियों को करते हैं, और अधिकांश लोग शास्त्रीय कंप्यूटरों के साथ चलते रहेंगे। लेकिन, जब से आप शास्त्रीय कंप्यूटरों के विकास के साथ समानताएँ आकर्षित करना चाहते हैं, तब (विकिपीडिया के अनुसार) यह 1946 में सर चार्ल्स डार्विन (प्रसिद्ध प्रकृतिवादी के पोते), ने ब्रिटेन की राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला के प्रमुख ने लिखा था:

बहुत संभव है कि ... एक मशीन पूरे देश से इसकी मांग करने वाली सभी समस्याओं को हल करने के लिए पर्याप्त होगी

(इस के वेरिएंट को वाटसन जैसे लोगों के लिए जिम्मेदार ठहराया गया है)। यह बहुत स्पष्ट रूप से मामला नहीं है। वास्तविकता यह थी कि एक बार जब कंप्यूटर व्यापक रूप से उपलब्ध हो गए, तो उनके लिए और उपयोग किए गए। यह क्वांटम कंप्यूटरों के लिए समान हो सकता है, मुझे नहीं पता। अन्य कारणों में से एक है कि आप एक दुकान में एक क्वांटम कंप्यूटर नहीं खरीदेंगे इसका आकार है। ठीक है, वास्तविक उपकरण आमतौर पर छोटे होते हैं, लेकिन यह सभी इंटरफेसिंग उपकरण हैं और विशेष रूप से, शीतलन जो सभी जगह लेता है। जैसे-जैसे तकनीक में सुधार होता है, यह उत्तरोत्तर उच्च तापमान (उदाहरण के लिए, उच्च तापमान सुपरकंडक्टिविटी की प्रगति पर मूल तापमान की तुलना में जो हासिल किया जाना था) को संचालित करने में सक्षम होगा जो शीतलन आवश्यकताओं को कम करेगा।


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आप एक ही दर से दो अलग-अलग तकनीकों की अपेक्षा क्यों करेंगे?

सीधे शब्दों में कहें, तो क्वांटम कंप्यूटर अत्यधिक शक्तिशाली हो सकते हैं लेकिन शास्त्रीय कंप्यूटरों की तुलना में निर्माण के लिए बेहद कठिन हैं। उनके ऑपरेशन का सिद्धांत अधिक जटिल है और हालिया भौतिकी के आधार पर, अधिक सैद्धांतिक नुकसान और बाधाएं हैं जो आकार में उनके स्केलिंग को रोकते हैं, और उनके डिजाइन के लिए बहुत अधिक परिष्कृत हार्डवेयर की आवश्यकता होती है जो इंजीनियर के लिए कठिन है।

क्वांटम कंप्यूटर के विकास का लगभग हर चरण शास्त्रीय कंप्यूटर के लिए निर्जीव है। तो आपके लिए एक सवाल; उनकी तुलना क्यों करें?


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विकिपीडिया पर समयरेखा देखें, और अपने आप से पूछें कि समानांतर योजक कहाँ है?

यह मुझे लगता है कि आपका उत्तर आपके प्रश्न में निहित है। विकिपीडिया पर समयरेखा को देखते हुए १ ९ ५ ९ से लेकर २०० ९ तक बहुत धीमी प्रगति दिखती है। यह मुख्य रूप से सैद्धांतिक काम था जब तक हम शून्य से एक तक नहीं गए ।

तब से अब तक केवल 9 वर्षों में, प्रगति की गति जबरदस्त रही है, जो 2 qubits से 72 तक जा रही है और यदि आप dwave को 2000 qubit तक शामिल करते हैं। और, अभी क्लाउड में एक काम कर रहा है जिसकी हमारे पास पहुंच है। पिछले 60 वर्षों की प्रगति का रेखांकन करें और मुझे यकीन है कि आप वक्र में काफी घुटने देखेंगे जिसे आप चाहते हैं और आपके कथन का खंडन होता है लेकिन जहां तक ​​मुझे पता है, क्वांटम कंप्यूटिंग ने कुछ भी नहीं किया है।

एटलस, या MU5 के बराबर कहाँ है?

क्या वह उपाय जिसके विरुद्ध आपका प्रश्न आधारित है?

क्या आप कभी कर पाएंगे? क्या यह सब प्रचार और गर्म हवा है? क्या क्वांटम कंप्यूटिंग सिर्फ आकाश में पाई है? क्या यह सब सिर्फ कल-कल करने के लिए एक भयावह जनता के लिए क्वांटम क्वाड्स द्वारा लुभाने वाला है?

हाँ। नहीं नहीं नहीं।

यदि नहीं, तो क्यों नहीं?

क्योंकि, जैसा कि आपके संदर्भित समयरेखा से पता चलता है, लोग क्वांटम एल्गोरिदम में संख्याओं की संख्या और स्थिरता में महत्वपूर्ण प्रगति कर रहे हैं।

लोगों को भविष्य की भविष्यवाणी करने के लिए कहना हमेशा असफलता से भरा होता है यही कारण है कि इनमें से अधिकांश साइटें 'राय आधारित' प्रश्नों की अनुमति नहीं देती हैं।

शायद अधिक विशिष्ट (गैर-राय आधारित) प्रश्न आपके सवालों के जवाब देने के लिए बेहतर होंगे।


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यहां के अधिकांश लोगों के लिए दुखद सच्चाई यह है कि जॉन डफिल्ड (पूछने वाला) सही है।

इस बात का कोई प्रमाण नहीं है कि क्वांटम कंप्यूटर कभी भी किसी भी मूल्य का होगा।

हालाँकि, जिन कंपनियों ने क्वांटम कंप्यूटिंग (IBM, Google, Intel, Microsoft, इत्यादि) में निवेश किया है, उनके लिए यह एक मूल्य बनाने की कोशिश करने के लिए पूरी तरह से लायक है, क्योंकि यदि वे सफल होते हैं, तो वे कुछ समस्याओं को तेजी से हल करने में सक्षम होंगे शास्त्रीय कंप्यूटरों की तुलना में, और यदि वे सफल नहीं हैं, तो उनके पास उपलब्ध अरबों डॉलर में कोई सेंध नहीं लगाई गई है।

उपयोगी क्वांटम कंप्यूटर बनाने का प्रयास, जिसे आप अब तक की विफलता कह सकते हैं, कम से कम सुपरकंडक्टर्स, फोटोनिक्स और यहां तक ​​कि क्वांटम सिद्धांत को समझने के लिए आगे बढ़ना है। क्वांटम यांत्रिकी के विश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले बहुत सारे गणित, क्वांटम सूचना सिद्धांत के संदर्भ में विकसित किए गए थे।

और अंत में, क्वांटम कंप्यूटर कभी भी विपणन योग्य नहीं हो सकते हैं, लेकिन तोशिबा, एचपी, आईबीएम, मित्सुबिशी, एनईसी और एनटीटी द्वारा क्वांटम संचार उपकरण पहले से ही बाजार में हैं।

निष्कर्ष में: मैं जॉन डफिल्ड से सहमत हूं कि क्वांटम कंप्यूटिंग कभी किसी मूल्य की नहीं हो सकती। लेकिन क्वांटम संचार पहले से ही विपणन योग्य है, और बहुत सारे नए विज्ञान, गणित, और इंजीनियरिंग (जैसे सुपरकंडक्टर्स के लिए) हमारे असफल (अब तक) क्वांटम कंप्यूटिंग को एक वास्तविकता बनाने के प्रयासों के लिए विकसित किया गया था।


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सभी अच्छे प्रश्नों की तरह, इसका मतलब है कि आप क्या मतलब है। एक क्वांटम कंप्यूटर विकसित करने वाले स्टार्टअप के सीटीओ के रूप में, मुझे इस प्रस्ताव के साथ अनिवार्य रूप से असहमत होना होगा कि क्वांटम कंप्यूटिंग आसमान में सिर्फ पाई है।

लेकिन फिर आप जोर देकर कहते हैं "आप जल्द ही किसी भी समय पीसी वर्ल्ड में एक खरीद नहीं करेंगे।" यह मैं केवल इससे सहमत नहीं हूं, बल्कि यह सुझाव भी दूंगा कि भविष्य में, आप ऐसा नहीं कर पाएंगे, जो कि "कभी नहीं" के करीब है क्योंकि आप मुझे मुखर करेंगे।

ऐसा क्यों है? पहले बिंदु पर, यह मान्य है क्योंकि हमें क्वांटम कंप्यूटर बनाने से रोकने के लिए कोई इंजीनियरिंग कारण नहीं हैं और वास्तव में ऐसे कारण नहीं हैं जो हमें लंबे समय तक एक के निर्माण से रोकते रहेंगे। दूसरे बिंदु पर, यह इसलिए है क्योंकि क्वांटम कंप्यूटर का निर्माण करना कठिन है क्योंकि यह एक शास्त्रीय कंप्यूटर बनाने के लिए है (आपको विशेष परिस्थितियों की आवश्यकता है जैसे कि बेहद ठंडे तापमान या बहुत अच्छे वैक्यूम, और वे धीमी हैं) अभी तक केवल कुछ ही हैं कंप्यूटर पर क्वांटम कंप्यूटर की समस्याएँ अधिक हैं। आपको किसी भी लैपटॉप की ज़रूरत नहीं है कि वह पुराने क्रिप्टो की गणना या तोड़कर या कुछ फ़ंक्शन को बढ़ाने के लिए ड्रग की खोज करें (खासकर यदि वे अलमारी के आकार के समर्थन उपकरण के साथ आते हैं), लेकिन आपको इसे करने के लिए एक या कुछ सुपर कंप्यूटर की आवश्यकता है।

मैं क्यों कह सकता हूं कि कोई इंजीनियरिंग मुद्दे नहीं हैं जो (बड़े, सार्वभौमिक) क्वांटम कंप्यूटरों को रोकते हैं? ध्यान दें कि एक एकल उदाहरण पर्याप्त होगा, इसलिए मैं वह तकनीक चुनता हूं जिसे मैं सबसे अच्छी तरह जानता हूं, जिसे मैं पेशेवर रूप से अपना रहा हूं। आयन ट्रैप आधारित क्वांटम कंप्यूटिंग में, उन सभी सामग्रियों को प्रदर्शित किया गया है जिनकी आवश्यकता है: उच्च-निष्ठा, सार्वभौमिक क्वांटम गेट्स। आयनों को स्थानांतरित करने के लिए सफल प्रयास हैं (अलग करें और उन्हें आयनों के तारों से पुन: संयोजित करें, उन्हें पथ के साथ स्थानांतरित करें और रास्तों के चौराहों के माध्यम से), उपयुक्त प्रदर्शन के साथ। प्लस इनिशियलाइज़िंग, मेजरमेंट, आदि फाटक संचालन के लिए एक निष्ठा पर संभव है। एकमात्र चीज जो बड़े, सार्वभौमिक आयन ट्रैप आधारित क्वांटम कंप्यूटरों को बनने से रोकती है, वे उन वैज्ञानिकों को प्राप्त करने से संबंधित हैं, जिन्होंने सही इंजीनियरों के साथ व्यक्तिगत योगदान दिया,

मैं आपको यह बताने के लिए खुजली कर रहा हूं कि तकनीकी रूप से जल्द ही करतब करने के बारे में कैसे जाना जा सकता है, लेकिन मुझे डर है कि मैं अपने पेटेंट अटॉर्नी (और मेरे सीईओ और कंपनी में बाकी सभी) को थोड़ा पागल कर दूंगा। क्या यह उबलता है यह है:

यदि क्वांटम कंप्यूटिंग वास्तव में आकाश में एक पाई है, तो पीछे मुड़कर देखें, तो भविष्य में लोग इसे पहले माइक्रो कंप्यूटर जैसे कम लटकने वाले फल के रूप में देखेंगे।


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एक सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटर को विकसित करने के लिए कई तकनीकी चुनौतियां हैं, जिसमें कई क्वैबिट्स शामिल हैं, जैसा कि अन्य उत्तरों में बताया गया है। इस समीक्षा लेख को भी देखें । हालाँकि, हम पहले सही मायने में सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटर प्राप्त करने से पहले कुछ निश्चित मात्रात्मक कंप्यूटिंग परिणाम प्राप्त करने के लिए वर्कअराउंड तरीके हो सकते हैं।

ध्यान दें कि शास्त्रीय कंप्यूटिंग डिवाइस पहले सार्वभौमिक कंप्यूटर बनाए जाने से काफी समय पहले मौजूद थे। उदाहरण के लिए, विभेदक समीकरणों को हल करने के लिए, आप कैपेसिटर, कॉइल और प्रतिरोधों से मिलकर एक विद्युत सर्किट का निर्माण कर सकते हैं, जैसे कि कुछ बिंदुओं के बीच वोल्टेज उसी अंतर समीकरण को संतुष्ट करेगा, जिसे आप हल करना चाहते हैं। यह विधि डिजिटल कंप्यूटर के आगमन से पहले खगोल भौतिकी में लोकप्रिय थी।

क्वांटम कंप्यूटिंग के मामले में, ध्यान दें कि जब फेनमैन क्वांटम कंप्यूटिंग के विचार के साथ आया, तो उसने सामान्य कंप्यूटरों का उपयोग करके कुछ भौतिक प्रणालियों के क्वांटम यांत्रिक गुणों के अनुकरण की कठिनाई के आधार पर तर्क दिया। उन्होंने इस तर्क को इधर-उधर कर दिया कि सिस्टम खुद ही उस गणितीय समस्या को हल कर देता है जो साधारण कंप्यूटरों के इस्तेमाल से हल करना मुश्किल है। सिस्टम की क्वांटम यांत्रिक प्रकृति ऐसा बनाती है, इसलिए कोई विचार कर सकता है कि क्या कोई क्वांटम यांत्रिक उपकरणों का निर्माण कर सकता है जो उन समस्याओं से निपटने में सक्षम हैं जो सामान्य कंप्यूटरों का उपयोग करके हल करना मुश्किल है।

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