குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கில் தொடர் முன்னேற்றங்கள்
ஒரு சாதாரண கணினி, இப்போது கிளாசிக்கல் அல்லது பாரம்பரிய கணினி என்று குறிப்பிடப்படுகிறது, இது 0கள் மற்றும் 1 வி (பூஜ்ஜியங்கள் மற்றும் ஒன்றுகள்) அடிப்படைக் கருத்தில் செயல்படுகிறது. நாம் கேட்கும் போது கணினி எங்களுக்காக ஒரு பணியைச் செய்ய, உதாரணத்திற்கு ஒரு கணிதக் கணக்கீடு அல்லது சந்திப்பின் முன்பதிவு அல்லது அன்றாட வாழ்க்கை தொடர்பான ஏதேனும் ஒன்று, கொடுக்கப்பட்ட தருணத்தில் இந்த பணி 0 வி மற்றும் 1 வி சரமாக மாற்றப்படுகிறது (அல்லது மொழிபெயர்க்கப்பட்டது) (பின்னர் இது அழைக்கப்படுகிறது உள்ளீடு), இந்த உள்ளீடு ஒரு அல்காரிதம் மூலம் செயலாக்கப்படுகிறது (கணினியில் ஒரு பணியை முடிக்க பின்பற்ற வேண்டிய விதிகளின் தொகுப்பாக வரையறுக்கப்படுகிறது). இந்தச் செயலாக்கத்திற்குப் பிறகு, 0கள் மற்றும் 1 விகளின் புதிய சரம் (வெளியீடு என்று அழைக்கப்படுகிறது) திரும்பப் பெறப்படுகிறது, மேலும் இது எதிர்பார்க்கப்படும் முடிவைக் குறியாக்குகிறது மற்றும் பயனர் கணினி என்ன செய்ய விரும்புகிறதோ அதற்கு "பதில்" என எளிமையான பயனர் நட்புத் தகவலாக மொழிபெயர்க்கப்படுகிறது. . அல்காரிதம் எவ்வளவு புத்திசாலித்தனமாகவோ அல்லது புத்திசாலித்தனமாகவோ தோன்றினாலும், பணியின் சிரமத்தின் அளவு எதுவாக இருந்தாலும், கணினி அல்காரிதம் இந்த ஒரு காரியத்தை மட்டுமே செய்கிறது - பிட்களின் சரத்தை கையாளுதல் - ஒவ்வொரு பிட்டும் 0 அல்லது 1 ஆக இருக்கும். கணினியில் (மென்பொருளின் முடிவில்) கையாளுதல் நிகழ்கிறது மற்றும் இயந்திர மட்டத்தில் இது மின்சுற்றுகளால் (கணினி மதர்போர்டில்) குறிப்பிடப்படுகிறது. வன்பொருள் சொற்களில் இந்த மின்சுற்றுகள் வழியாக மின்னோட்டம் செல்லும் போது, அது மூடப்பட்டு, மின்னோட்டம் இல்லாத போது திறந்திருக்கும்.
கிளாசிக்கல் Vs குவாண்டம் கணினி
எனவே, கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டர்களில், ஒரு பிட் என்பது இரண்டு சாத்தியமான நிலைகளில் இருக்கக்கூடிய ஒற்றைத் தகவலாகும் - 0 அல்லது 1. இருப்பினும், நாம் பேசினால் குவாண்டம் கணினிகள், அவை வழக்கமாக குவாண்டம் பிட்களைப் பயன்படுத்துகின்றன ('குபிட்ஸ்' என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன). இவை இரண்டு நிலைகளைக் கொண்ட குவாண்டம் அமைப்புகளாகும், இருப்பினும், வழக்கமான பிட் (0 அல்லது 1 ஆக சேமிக்கப்படும்) போலல்லாமல், குவிட்கள் அதிக தகவல்களைச் சேமிக்க முடியும் மற்றும் இந்த மதிப்புகளின் எந்த அனுமானத்திலும் இருக்கலாம். சிறந்த முறையில் விளக்க, ஒரு குவிட் ஒரு கற்பனைக் கோளமாகக் கருதப்படலாம், அங்கு குவிட் கோளத்தின் எந்தப் புள்ளியாகவும் இருக்கலாம். குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் எந்த நேரத்திலும் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட நிலைகளில் இருக்கும் துணை அணுத் துகள்களின் திறனைப் பயன்படுத்திக் கொள்கிறது என்று கூறலாம். மறுபுறம், ஒரு கிளாசிக்கல் பிட் இரண்டு நிலைகளில் மட்டுமே இருக்க முடியும் - உதாரணமாக கோளத்தின் இரண்டு துருவங்களின் முடிவில். சாதாரண வாழ்வில் இந்த 'சூப்பர் பொசிஷனை' நம்மால் பார்க்க முடிவதில்லை, ஏனென்றால் ஒரு அமைப்பை முழுவதுமாகப் பார்த்தவுடன், இந்த சூப்பர்போசிஷன்கள் மறைந்துவிடும், இது போன்ற சூப்பர்போசிஷன்களைப் பற்றிய புரிதல் தெளிவாக இல்லை.
கம்ப்யூட்டர்களுக்கு இதன் பொருள் என்னவென்றால், குவிட்களைப் பயன்படுத்தும் குவாண்டம் கணினிகள் கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டரை விட குறைந்த ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி பெரிய அளவிலான தகவல்களைச் சேமிக்க முடியும், இதனால் செயல்பாடுகள் அல்லது கணக்கீடுகள் குவாண்டம் கணினியில் ஒப்பீட்டளவில் மிக வேகமாகச் செய்யப்படலாம். எனவே, ஒரு கிளாசிக்கல் கணினி 0 அல்லது 1 ஐ எடுக்கலாம், இந்த கணினியில் இரண்டு பிட்கள் நான்கு சாத்தியமான நிலைகளில் (00, 01, 10 அல்லது 11) இருக்கலாம், ஆனால் எந்த நேரத்திலும் ஒரு நிலை மட்டுமே குறிப்பிடப்படுகிறது. ஒரு குவாண்டம் கணினி, மறுபுறம், சூப்பர்போசிஷனில் இருக்கக்கூடிய துகள்களுடன் வேலை செய்கிறது, இரண்டு குவிட்கள் ஒரே நேரத்தில் சரியான நான்கு நிலைகளை பிரதிநிதித்துவப்படுத்த அனுமதிக்கிறது, ஏனெனில் சூப்பர்போசிஷனின் பண்பு கணினிகளை 'பைனரி கட்டுப்பாடு' இலிருந்து விடுவிக்கிறது. இது ஒரே நேரத்தில் இயங்கும் நான்கு கணினிகளுக்குச் சமமாக இருக்கும், மேலும் இந்த குவிட்களைச் சேர்த்தால், குவாண்டம் கணினியின் ஆற்றல் அதிவேகமாக வளர்கிறது. ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீனால் வரையறுக்கப்பட்ட 'குவாண்டம் என்டாங்கிள்மென்ட்' எனப்படும் குவாண்டம் இயற்பியலின் மற்றொரு பண்பை குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர்கள் பயன்படுத்திக் கொள்கின்றன, சிக்கல் என்பது குவாண்டம் துகள்களை அவற்றின் இருப்பிடத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் இணைக்கவும் தொடர்பு கொள்ளவும் அனுமதிக்கும் ஒரு பண்பு ஆகும். பிரபஞ்சம் அதனால் ஒன்றின் நிலையை மாற்றுவது மற்றொன்றை உடனடியாக பாதிக்கலாம். 'சூப்பர்போசிஷன்' மற்றும் 'சிக்கல்' ஆகிய இரட்டை திறன்கள் கொள்கையளவில் மிகவும் சக்திவாய்ந்தவை. எனவே, கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டர்களுடன் ஒப்பிடும் போது, குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் எதை அடைய முடியும் என்பது கற்பனைக்கு எட்டாதது. இவை அனைத்தும் மிகவும் உற்சாகமாகவும் நேரடியானதாகவும் தெரிகிறது, இருப்பினும், இந்த சூழ்நிலையில் சிக்கல் உள்ளது. ஒரு குவாண்டம் கணினி, அதன் உள்ளீடாக குவிட்களை (சூப்பர்போஸ் செய்யப்பட்ட பிட்கள்) எடுத்துக் கொண்டால், அதன் வெளியீடும் குவாண்டம் நிலையில் இருக்கும், அதாவது சூப்பர்போஸ் செய்யப்பட்ட பிட்களைக் கொண்ட வெளியீடு அது எந்த நிலையில் உள்ளது என்பதைப் பொறுத்து மாறிக்கொண்டே இருக்கும். இந்த வகையான வெளியீடு இல்லை' t உண்மையில் அனைத்து தகவல்களையும் பெற அனுமதிக்கிறது, எனவே குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் கலையில் மிகப்பெரிய சவாலானது, இந்த குவாண்டம் வெளியீட்டில் இருந்து அதிகமான தகவல்களைப் பெறுவதற்கான வழிகளைக் கண்டுபிடிப்பதாகும்.
குவாண்டம் கணினி இங்கே இருக்கும்!
குவாண்டம் கணினிகள் சக்திவாய்ந்த இயந்திரங்கள் என வரையறுக்கப்படலாம், அவை குவாண்டம் இயக்கவியலின் முதன்மைகளின் அடிப்படையில் தகவல்களைச் செயலாக்குவதற்கு முற்றிலும் புதிய அணுகுமுறையை எடுக்கின்றன. அவர்கள் இயற்கையின் சிக்கலான விதிகளை ஆராய முற்படுகின்றனர், அவை எப்போதும் உள்ளன, ஆனால் பொதுவாக மறைக்கப்படுகின்றன. இத்தகைய இயற்கை நிகழ்வுகளை ஆராய முடிந்தால், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் தகவலைச் செயலாக்க புதிய வகை அல்காரிதம்களை இயக்க முடியும், மேலும் இது பொருள் அறிவியல், மருந்து கண்டுபிடிப்பு, ரோபாட்டிக்ஸ் மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு ஆகியவற்றில் புதுமையான முன்னேற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும். குவாண்டம் கணினி பற்றிய யோசனை 1982 இல் அமெரிக்க தத்துவார்த்த இயற்பியலாளர் ரிச்சர்ட் ஃபெய்ன்மேன் முன்மொழியப்பட்டது. இன்று, தொழில்நுட்ப நிறுவனங்களும் (ஐபிஎம், மைக்ரோசாப்ட், கூகுள், இன்டெல் போன்றவை) மற்றும் கல்வி நிறுவனங்களும் (எம்ஐடி மற்றும் பிரின்ஸ்டன் பல்கலைக்கழகம் போன்றவை) குவாண்டத்தில் வேலை செய்கின்றன. ஒரு முக்கிய குவாண்டம் கணினியை உருவாக்க கணினி முன்மாதிரிகள். இன்டர்நேஷனல் பிசினஸ் மெஷின்ஸ் கார்ப்பரேஷன் (IBM) சமீபத்தில் அதன் விஞ்ஞானிகள் ஒரு சக்திவாய்ந்த குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் தளத்தை உருவாக்கியுள்ளனர், மேலும் அதை அணுகுவதற்கு கிடைக்கச் செய்யலாம், ஆனால் பெரும்பாலான பணிகளைச் செய்வதற்கு இது போதாது என்று குறிப்பிடுகிறது. தற்போது உருவாக்கப்பட்டு வரும் 50-க்யூபிட் முன்மாதிரியானது இன்று கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டர்கள் செய்யும் பல பிரச்சனைகளை தீர்க்கும் என்றும் எதிர்காலத்தில் 50-100 க்யூபிட் கம்ப்யூட்டர்கள் இந்த இடைவெளியை பெருமளவு நிரப்பும், அதாவது சில நூறு குவிட்கள் கொண்ட குவாண்டம் கணினியால் முடியும். அறியப்பட்ட அணுக்களைக் காட்டிலும் ஒரே நேரத்தில் அதிக கணக்கீடுகளைச் செய்யவும் பிரபஞ்சம். யதார்த்தமாகப் பார்த்தால், கடினமான பணிகளில் ஒரு குவாண்டம் கணினி உண்மையில் கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டரை விஞ்சும் பாதையில் சிரமங்கள் மற்றும் சவால்கள் உள்ளன. இன்டெல் நிறுவனத்தின் புதிய 49-குவிட் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் இந்த "குவாண்டம் மேலாதிக்கத்தை" நோக்கிய ஒரு படியை பிரதிநிதித்துவப்படுத்துகிறது என்று சமீபத்தில் அறிவித்தது, இது 17 மாதங்களுக்கு முன்பு 2-பிட் க்யூபிட் அமைப்பைக் காட்டிய நிறுவனத்திற்கு ஒரு பெரிய முன்னேற்றமாக இருந்தது. நிஜ உலக முடிவுகளை வழங்கக்கூடிய குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்குவதற்கான திறவுகோல் குவிட்களின் எண்ணிக்கையை விரிவுபடுத்துவது என்பதைப் புரிந்துகொள்வதன் அடிப்படையில், திட்டத்தை விரிவுபடுத்துவதே அவர்களின் முன்னுரிமை.
குவாண்டம் கணினியை உருவாக்குவதற்கு பொருள் முக்கியமானது
பொருள் சிலிக்கான் பல தசாப்தங்களாக கம்ப்யூட்டிங்கின் ஒருங்கிணைந்த பகுதியாக உள்ளது, ஏனெனில் அதன் முக்கிய திறன்கள் பொது (அல்லது கிளாசிக்கல்) கம்ப்யூட்டிங்கிற்கு மிகவும் பொருத்தமானது. இருப்பினும், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கைப் பொறுத்த வரை, சிலிக்கான் அடிப்படையிலான தீர்வுகள் முக்கியமாக இரண்டு காரணங்களால் ஏற்றுக்கொள்ளப்படவில்லை, முதலில் சிலிக்கானில் தயாரிக்கப்படும் குவிட்களைக் கட்டுப்படுத்துவது கடினம், இரண்டாவதாக, சிலிக்கான் குவிட்கள் மற்றவற்றை அளவிட முடியுமா என்பது இன்னும் தெளிவாகத் தெரியவில்லை. தீர்வுகள். ஒரு பெரிய முன்னேற்றத்தில் இன்டெல் மிக சமீபத்தில் உருவாக்கப்பட்டது1 வழக்கமான சிலிக்கானில் உற்பத்தி செய்யப்படும் 'ஸ்பின் குவிட்' எனப்படும் புதிய வகை குவிட். ஸ்பின் குவிட்கள் செமிகண்டக்டர் எலக்ட்ரானிக்ஸை ஒத்திருக்கின்றன, மேலும் அவை சிலிக்கான் சாதனத்தில் ஒற்றை எலக்ட்ரானின் சுழற்சியை மேம்படுத்துவதன் மூலமும், சிறிய மைக்ரோவேவ் பருப்புகளைக் கொண்டு இயக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலமும் அவற்றின் குவாண்டம் சக்தியை வழங்குகின்றன. இந்த திசையில் இன்டெல் நகர்வதற்கு வழிவகுத்த இரண்டு முக்கிய நன்மைகள், முதலில் இன்டெல் ஒரு நிறுவனமாக ஏற்கனவே சிலிக்கான் துறையில் அதிக அளவில் முதலீடு செய்துள்ளதால் சிலிக்கானில் சரியான நிபுணத்துவம் உள்ளது. இரண்டாவதாக, சிலிக்கான் குவிட்கள் மிகவும் நன்மை பயக்கும், ஏனெனில் அவை வழக்கமான குவிட்களை விட சிறியவை, மேலும் அவை நீண்ட காலத்திற்கு ஒத்திசைவை வைத்திருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் சிஸ்டம்களை அளவிட வேண்டியிருக்கும் போது இது முதன்மையான முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது (எ.கா. 100-குபிட்டிலிருந்து 200-குபிட் வரை). இன்டெல் இந்த முன்மாதிரியை சோதித்து வருகிறது, மேலும் ஆயிரக்கணக்கான சிறிய குவிட் வரிசைகளைக் கொண்ட சில்லுகளை உற்பத்தி செய்யும் என்று நிறுவனம் எதிர்பார்க்கிறது மற்றும் மொத்தமாக உற்பத்தி செய்யும் போது குவாண்டம் கணினிகளை அளவிடுவதற்கு மிகவும் நல்லது மற்றும் உண்மையான கேம்சேஞ்சராக இருக்கலாம்.
இல் வெளியிடப்பட்ட சமீபத்திய ஆய்வில் அறிவியல், ஃபோட்டானிக் படிகங்களுக்கான புதிதாக வடிவமைக்கப்பட்ட வடிவமானது (அதாவது ஒரு ஃபோட்டானிக் சிப்பில் செயல்படுத்தப்படும் படிக வடிவமைப்பு) அமெரிக்காவின் மேரிலாந்து பல்கலைக்கழகத்தின் ஒரு குழுவால் உருவாக்கப்பட்டுள்ளது, இது குவாண்டம் கணினிகளை அணுகக்கூடியதாக மாற்றும் என்று அவர்கள் கூறுகின்றனர்.2. இந்த ஃபோட்டான்கள் அறியப்பட்ட ஒளியின் மிகச்சிறிய அளவு மற்றும் இந்த படிகங்கள் துளைகளுடன் வேரூன்றியுள்ளன, இது ஒளி தொடர்பு கொள்ள காரணமாகிறது. வெவ்வேறு துளை வடிவங்கள் படிகத்தின் வழியாக ஒளி வளைந்து துள்ளும் விதத்தை மாற்றுகின்றன, இங்கு ஆயிரக்கணக்கான முக்கோண துளைகள் உருவாக்கப்பட்டன. குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்கும் செயல்முறைக்கு ஒற்றை ஃபோட்டான்களின் இத்தகைய பயன்பாடு முக்கியமானது, ஏனெனில் தற்போதைய கணினிகளால் செய்ய முடியாத பெரிய எண்கள் மற்றும் இரசாயன எதிர்வினைகளைக் கணக்கிடும் திறனை கணினிகள் கொண்டிருக்கும். சிப்பின் வடிவமைப்பு குவாண்டம் கணினிகளுக்கு இடையே ஃபோட்டான்களை எந்த இழப்பும் இல்லாமல் மாற்றுவதை சாத்தியமாக்குகிறது. இந்த இழப்பு குவாண்டம் கணினிகளுக்கு ஒரு பெரிய சவாலாகவும் பார்க்கப்படுகிறது, இதனால் இந்த சிப் சிக்கலைக் கவனித்து, திறமையான வழியை அனுமதிக்கிறது. குவாண்டம் ஒரு அமைப்பிலிருந்து மற்றொரு அமைப்பிற்கு தகவல்.
காலத்திற்காக
குவாண்டம் கணினிகள் எந்த வழக்கமான சூப்பர் கம்ப்யூட்டரையும் தாண்டி கணக்கீடுகளை இயக்குவதாக உறுதியளிக்கின்றன. அணு மட்டத்திற்கு பொருளின் நடத்தையை உருவகப்படுத்துவதன் மூலம் புதிய பொருட்களின் கண்டுபிடிப்பில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும் ஆற்றலை அவை கொண்டுள்ளன. தரவுகளை வேகமாகவும் திறமையாகவும் செயலாக்குவதன் மூலம் செயற்கை நுண்ணறிவு மற்றும் ரோபோட்டிக்ஸ் மீதான நம்பிக்கையையும் இது உருவாக்குகிறது. வணிக ரீதியாக சாத்தியமான குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் சிஸ்டத்தை வழங்குவது, வரும் ஆண்டுகளில் எந்தவொரு பெரிய நிறுவனத்தாலும் செய்யப்படலாம், ஏனெனில் இந்த ஆராய்ச்சி இன்னும் திறந்த நிலையில் உள்ளது மற்றும் அனைவருக்கும் நியாயமான விளையாட்டு. வரவிருக்கும் ஐந்து முதல் ஏழு ஆண்டுகளில் முக்கிய அறிவிப்புகள் எதிர்பார்க்கப்படுகின்றன, மேலும் தொடர்ச்சியான முன்னேற்றங்களுடன் பேசினால், பொறியியல் சிக்கல்கள் தீர்க்கப்பட வேண்டும் மற்றும் 1 மில்லியன் அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட குவிட்ஸ் குவாண்டம் கணினி யதார்த்தமாக இருக்க வேண்டும்.
***
{மேற்கோள் காட்டப்பட்ட ஆதாரங்களின் பட்டியலில் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ள DOI இணைப்பைக் கிளிக் செய்வதன் மூலம் அசல் ஆய்வுக் கட்டுரையைப் படிக்கலாம்}
ஆதாரம் (ங்கள்)
1. Castelvecchi D. 2018. சிலிக்கான் குவாண்டம்-கம்ப்யூட்டிங் பந்தயத்தில் களமிறங்குகிறது. இயற்கை. 553(7687) https://doi.org/10.1038/d41586-018-00213-3
2. சப்யாசாச்சி பி. மற்றும் பலர். 2018. ஒரு இடவியல் குவாண்டம் ஒளியியல் இடைமுகம். விஞ்ஞானம். 359(6376) https://doi.org/10.1126/science.aaq0327
