क्वांटम कंप्यूटर में गायब टुकड़ा

आज के फ़िनशॉट्स में, हम सिस्को की उस सफलता के बारे में बात करते हैं जो क्वांटम कंप्यूटिंग को पूरी तरह से बदल सकती है।

लेकिन शुरू करने से पहले यहां एक त्वरित नोट है।

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अब आज की कहानी पर आते हैं.

कहानी

क्वांटम कंप्यूटिंग में हुई सभी प्रगति के बावजूद, एक समस्या है जिसे अभी तक कोई भी हल नहीं कर पाया है: क्वांटम कंप्यूटर अभी भी एक दूसरे से बात नहीं कर सकते हैं।

और यह शायद बदलने वाला है.

पिछले सप्ताह, सिस्को ने कुछ असामान्य और अनसुना पेश किया: एक “यूनिवर्सल क्वांटम स्विच।”

अब, हमने पहले ही कवर कर लिया है कि क्वांटम कंप्यूटर क्या हैं यहाँलेकिन इसका सार सरल है. बुनियादी स्तर पर, सामान्य कंप्यूटरों के विपरीत जो जानकारी को सरल शून्य और एक के रूप में संसाधित करते हैं, क्वांटम कंप्यूटर संभावनाओं के साथ काम करते हैं, इसलिए वे एक साथ कई संभावनाओं का पता लगा सकते हैं।

यही बात उन्हें बढ़त देती है.

लेकिन यहाँ क्या मायने रखता है: आज भी, अधिकांश क्वांटम मशीनें अकेले काम करती हैं। वे प्रयोग चलाते हैं, समस्याएँ हल करते हैं और वहीं रुक जाते हैं। उन्होंने जो सीखा है उसे साझा करने या सहयोग करने का उनके पास कोई वास्तविक तरीका नहीं है।

और यही वह अंतर है जिसे यह क्वांटम स्विच भरने का प्रयास करता है। तो आइये इसे अच्छे से समझने की कोशिश करते हैं.

आप देखिए, क्वांटम सिस्टम को जोड़ना एक केबल को जोड़ने जितना आसान नहीं है। क्वांटम जानकारी सामान्य डेटा से बहुत अलग व्यवहार करती है। यह नाजुक और अल्पकालिक होता है। यहां तक ​​कि छोटी सी गड़बड़ी भी इसे नष्ट कर सकती है. और नियमित डेटा के विपरीत, यदि कुछ गलत हो जाता है तो आप इसे कॉपी नहीं कर सकते या दोबारा नहीं भेज सकते।

इसे एक भीड़ भरे कमरे में साबुन का बुलबुला भेजने की कोशिश करने जैसा समझें। यह दूसरी तरफ पहुंच सकता है, लेकिन थोड़ी सी भी गड़बड़ी इसे तुरंत सतह पर ला सकती है।

इससे संचार अविश्वसनीय रूप से कठिन हो जाता है।

फिर एक और मुद्दा है. सभी क्वांटम कंप्यूटर एक ही तरह से नहीं बनाए गए हैं। कुछ प्रकाश का उपयोग करते हैं, अन्य विद्युत सर्किट का उपयोग करते हैं, और कुछ फंसे हुए परमाणुओं पर भरोसा करते हैं। प्रत्येक प्रणाली अपने स्वयं के नियमों का पालन करती है, जिससे एक-दूसरे से “बातचीत” करना और भी कठिन हो जाता है।

और यदि आप यह सब हल भी कर लें, तो भी निपटने के लिए एक और परत है। ये प्रणालियाँ अलगाव में मौजूद नहीं हैं। किसी भी क्वांटम नेटवर्क को आज के इंटरनेट के साथ काम करना चाहिए, जो पूरी तरह से अलग तरह के डेटा के लिए बनाया गया है।

और यही कारण है कि अब तक इस पर ध्यान केंद्रित नहीं किया गया है।

वर्षों से, Google और IBM जैसी कंपनियाँ केवल एक क्वांटम कंप्यूटर को विश्वसनीय रूप से काम करने की कोशिश में व्यस्त रही हैं। क्वांटम जानकारी को कुछ सेकंड के लिए भी स्थिर रखना काफी कठिन है।

लेकिन उन्हें जोड़ना? यह हमेशा सड़क से एक कदम आगे था।

और यही वह गायब हिस्सा है जिसे सिस्को हल करने की कोशिश कर रहा है।

उनका “यूनिवर्सल क्वांटम स्विच” विभिन्न प्रणालियों के बीच क्वांटम जानकारी भेजने के लिए डिज़ाइन किया गया है – ठीक उसी तरह जैसे कि एक नियमित नेटवर्क स्विच आज कंप्यूटरों के बीच डेटा भेजता है। लेकिन सामान्य बिट्स से निपटने के बजाय, यह स्विच क्वांटम सिग्नल के साथ काम करता है, जो बहुत अलग तरीके से व्यवहार करते हैं।

तो सिस्को ने वास्तव में क्या बनाया?

इसके मूल में, यूनिवर्सल क्वांटम स्विच कुछ बहुत ही सरल कार्य करता है: यह एक अनुवादक के रूप में कार्य करता है।

यह मायने रखता है क्योंकि क्वांटम सिस्टम एक ही तरह से नहीं बनाए जाते हैं। कई लोग जानकारी ले जाने के लिए प्रकाश का उपयोग करते हैं, लेकिन प्रत्येक इसे अलग-अलग तरीके से एन्कोड करता है, चाहे वह प्रकाश तरंगों की दिशा, समय, रंग या यहां तक ​​कि प्रकाश द्वारा अपनाए गए पथ के माध्यम से हो।

ये दृष्टिकोण अपने आप काम करते हैं, लेकिन एक दूसरे के साथ नहीं।

सिस्को का स्विच इसी को ठीक करने का प्रयास कर रहा है। यह उनके बीच सेतु का काम करता है।

स्विच के केंद्र में सिस्को द्वारा विकसित एक स्विचिंग इंजन है। जब क्वांटम जानकारी स्विच पर आती है, तो यह प्रेषक द्वारा उपयोग किए जा रहे किसी भी एन्कोडिंग में सिग्नल को स्वीकार करता है, इसे रूटिंग के लिए एक सामान्य प्रारूप में अनुवादित करता है, और इसे प्राप्त करने वाले सिस्टम को आवश्यक प्रारूप में वितरित करता है – प्रक्रिया में जानकारी खोए बिना।

इसे अंतरराष्ट्रीय यात्रा के लिए एक पावर एडॉप्टर की तरह समझें। बिजली वही है. प्लग अलग है. एडाप्टर के साथ आप तार के माध्यम से वास्तव में क्या प्रवाहित हो रहा है उसे बदले बिना उन्हें कनेक्ट कर सकते हैं।

लेकिन क्वांटम जानकारी के साथ इसे पूरा करना वास्तव में कठिन है। आम तौर पर, यह पता लगाने के लिए कि इसमें क्या है, क्वांटम सिग्नल को मापना भी नष्ट कर देता है। इसलिए कोई भी प्रणाली जो क्वांटम जानकारी को पढ़ने, परिवर्तित करने और पुनः प्रसारित करने का प्रयास करती है, उसके आने से पहले ही इसे साफ़ कर देने का जोखिम होता है।

सिस्को के परीक्षणों से पता चला है कि उनका स्विच इससे बचता है। प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट प्रयोगों में, स्विच ने क्वांटम जानकारी को निष्ठा में 4% या उससे कम की औसत गिरावट के साथ संरक्षित किया। सरल शब्दों में, इसका मतलब यह है कि दूसरी ओर से आने वाली जानकारी मूलतः वही थी जो अंदर आई थी। ऐसी नाजुक व्यवस्था के लिए यह एक बड़ी समस्या है.

फिर गति है. स्विच एक नैनोसेकंड में कनेक्शन को पुन: कॉन्फ़िगर कर सकता है – जो कि एक सेकंड का एक अरबवां हिस्सा है। यह इसलिए भी आवश्यक है क्योंकि क्वांटम जानकारी बैठकर इंतजार नहीं करती है और नेटवर्क को इसे बनाए रखना होता है।

लेकिन इसके अलावा दो अन्य चीजें इस स्विच को असाधारण रूप से व्यावहारिक बनाती हैं।

पहला: यह कमरे के तापमान पर काम करता है। अधिकांश क्वांटम हार्डवेयर अत्यंत नाजुक होते हैं। क्वांटम प्रोसेसर को आमतौर पर बाहरी स्थान से अधिक ठंडे तापमान पर ठंडा करने की आवश्यकता होती है। हम परम शून्य से ऊपर की डिग्री के अंशों के बारे में बात कर रहे हैं। इसके लिए महंगी, भारी शीतलन प्रणालियों की आवश्यकता होती है। सिस्को का स्विच कमरे के तापमान पर काम करता है, जिससे किसी विशेष शीतलन बुनियादी ढांचे की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

दूसरा: यह उन्हीं फाइबर ऑप्टिक केबलों पर चलता है जिन पर पहले से ही आज का इंटरनेट मौजूद है। यह मानक दूरसंचार आवृत्तियों पर काम करता है, जिसका अर्थ है कि इसके लिए किसी विशेष उपकरण और किसी नए बुनियादी ढांचे की आवश्यकता नहीं है। केबल पहले से ही जमीन में हैं। स्विच को बस उनमें प्लग करना होगा।

उन चीज़ों को एक साथ रखें और आप देखना शुरू कर देंगे कि इसे मील का पत्थर क्यों कहा जाता है। ऐसा नहीं है कि स्विच सिर्फ काम करता है। बात यह है कि इसे वास्तविक दुनिया में तैनात किया जा सकता है, बिना सब कुछ शुरू से बनाए।

यदि यह काम करता है, तो क्वांटम कंप्यूटर अब अपनी सीमाओं तक सीमित नहीं रहेंगे।

एक संपूर्ण मशीन बनाने की कोशिश करने के बजाय, छोटी प्रणालियाँ एक साथ काम कर सकती हैं – जानकारी साझा करना और कार्यों को उन तरीकों से विभाजित करना जो पहले संभव नहीं थे। यह फोकस को पैमाने से समन्वय की ओर स्थानांतरित कर देता है। सरल शब्दों में: एक क्वांटम नेटवर्क के माध्यम से एक लाख क्विबिट मशीनों को कनेक्ट करें, और आपके पास इसे बनाए बिना प्रभावी रूप से एक लाख क्विट सिस्टम होगा।

यह उन समस्याओं को अनलॉक कर सकता है जो वर्तमान में पहुंच से बाहर हैं।

दवा खोज या सामग्री विज्ञान को लें। इन क्षेत्रों में यह अनुकरण करने की आवश्यकता है कि हजारों कण एक साथ कैसे बातचीत करते हैं। यहां तक ​​कि आज की सर्वोत्तम क्वांटम मशीनें भी केवल उसी से संघर्ष करती हैं। लेकिन क्वांटम सिस्टम का एक नेटवर्क इस तरह से विभाजित करना और जीतना शुरू कर सकता है जैसे कोई भी मशीन नहीं कर सकती। अमेरिका राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन पहले से ही वितरित क्वांटम सिस्टम में अनुसंधान को वित्त पोषित करता है, जो सामग्री विज्ञान और दवा खोज जैसे पैमाने के अनुप्रयोगों में उनकी क्षमता की ओर इशारा करता है।

या खगोल विज्ञान पर विचार करें. शोधकर्ताओं ने समान विचारों पर आधारित, उन्नत नेटवर्किंग तकनीकों का उपयोग करके दूर स्थित दूरबीनों को जोड़ने की जांच की है बहुत लंबी बेसलाइन इंटरफेरोमेट्री. क्वांटम नेटवर्क लंबी दूरी पर सिस्टम को सिंक्रोनाइज़ करके इसे एक कदम आगे ले जा सकते हैं। और हाल ही में, शोधकर्ताओं ने ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय प्रदर्शित किया गया कि क्वांटम गणनाओं को अलग-अलग, परस्पर जुड़े मॉड्यूल के बीच वितरित किया जा सकता है। छोटे पैमाने पर, हाँ. लेकिन आजमाया और परखा गया।

एक और प्रभाव है जिसे अनदेखा करना आसान है।

एक बार जब क्वांटम सिस्टम विश्वसनीय रूप से सूचनाओं का आदान-प्रदान कर सकता है, तो आप मौलिक रूप से भिन्न प्रकार के संचार का द्वार खोल देते हैं। जहां सुरक्षा एन्क्रिप्शन कुंजी या सॉफ़्टवेयर पर नहीं, बल्कि भौतिकी के नियमों पर आधारित है। सिग्नल को रोकने का कोई भी प्रयास इसे बाधित कर देगा, और वह व्यवधान तुरंत स्पष्ट हो जाएगा। बैंक और वित्तीय संस्थान, जो हर दिन क्लासिक एन्क्रिप्शन द्वारा सुरक्षित लेनदेन में खरबों डॉलर ले जाते हैं, पहले से ही इस पर बहुत ध्यान दे रहे हैं।

पहली बार, आप एक हाइब्रिड मॉडल को आकार लेते हुए देख सकते हैं जहां शास्त्रीय सिस्टम समन्वय, रूटिंग और लॉजिस्टिक्स को संभालते हैं, और क्वांटम सिस्टम बिल्कुल वहीं लाए जाते हैं जहां उनकी ताकत सबसे ज्यादा मायने रखती है।

लेकिन आइए स्पष्ट करें कि यह क्या नहीं है।

सिस्को का स्विच अभी भी एक शोध प्रोटोटाइप है। क्वांटम नेटवर्क अभी तक किसी सार्थक पैमाने पर मौजूद नहीं है। वर्णित समस्याएं अभी भी वर्षों, संभवतः दशकों दूर हैं।

लेकिन जो चीज़ इस पल को दिलचस्प बनाती है वह स्विच नहीं, बल्कि इसके पीछे की सोच है।

वर्षों से यह धारणा थी कि क्वांटम कंप्यूटर का समाधान बड़ी और बेहतर मशीनें बनाकर किया जाएगा। सिस्को एक अलग विचार पर दांव लगा रहा है: इसका उत्तर एक संपूर्ण मशीन नहीं है, बल्कि कई अपूर्ण मशीनें हैं जो अंततः एक दूसरे से बात कर सकती हैं।

और इसके बारे में सोचें, यह वही विचार है जिसने इंटरनेट का निर्माण किया।

अगली बार तक…

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