ગૂગલનું ક્વોન્ટમ ઇકોઝ અલ્ગોરિધમ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે

ઇન્ફોર્મેટેક ડિજિટલ » સંપત્તિ » ગૂગલનું ક્વોન્ટમ ઇકોઝ અલ્ગોરિધમ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે

La ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ હવે ફક્ત સિદ્ધાંત નથી રહ્યો દવા, અદ્યતન સામગ્રી અથવા સાયબર સુરક્ષા વિશેની વાતચીતમાં પોતાને સામેલ કરવાનું શરૂ કરવા માટે. ગૂગલ વર્ષોથી તે દર્શાવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યું છે કે તેમના ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સ આ ફક્ત આકર્ષક પ્રોટોટાઇપ નથી, પરંતુ વાસ્તવિક દુનિયાના એપ્લિકેશનો સાથેના સાધનો છે. ક્વોન્ટમ ઇકોઝ અલ્ગોરિધમ અને તેની વિલો ચિપ સાથે, કંપની દાવો કરે છે કે તેણે એક એવા સીમાચિહ્નરૂપ સિદ્ધિ હાંસલ કરી છે જે આ તકનીકી દોડની ગતિ બદલી શકે છે.

આ નવું અલ્ગોરિધમ, એક ક્રમમાં ન હોય તેવા સહસંબંધક જટિલ સિસ્ટમોમાં ક્વોન્ટમ માહિતી કેવી રીતે ફેલાય છે તેનો અભ્યાસ કરવા માટે રચાયેલ, તે ફક્ત અતિ ઝડપી નથી: પ્રકાશિત ડેટા અનુસાર, તે સમકક્ષ કાર્ય માટે શ્રેષ્ઠ ક્લાસિકલ સુપર કમ્પ્યુટર્સ કરતાં લગભગ 13.000 ગણી ઝડપથી કાર્ય કરે છે. પરંતુ સૌથી રસપ્રદ વાત એ છે કે તે એક ચકાસી શકાય તેવું અલ્ગોરિધમ છે, જેનો અર્થ છે કે તેના પરિણામોને અન્ય સમાન ક્વોન્ટમ ઉપકરણો પર પુનરાવર્તિત કરી શકાય છે અને ચકાસી શકાય છે - જો આપણે ઇચ્છીએ છીએ કે આ ટેકનોલોજી પ્રયોગશાળાથી આગળ વધે તો એક મુખ્ય પરિબળ.

ક્વોન્ટમ ઇકોઝ ખરેખર શું છે અને શા માટે બધા તેના વિશે વાત કરી રહ્યા છે?

ક્વોન્ટમ ઇકોઝ એ OTOC-પ્રકારનું ક્વોન્ટમ અલ્ગોરિધમ (સમયની બહારનો ક્રમ સહસંબંધ). તેનું મુખ્ય કાર્ય ક્વોન્ટમ સિસ્ટમને શ્રેણીબદ્ધ કામગીરીમાં મૂક્યા પછી અને પછી તેના ઉત્ક્રાંતિને "રીવાઇન્ડ" કર્યા પછી ક્વિબિટની સ્થિતિ કેવી રીતે બદલાય છે તે માપવાનું છે. વ્યવહારમાં, તે ક્વોન્ટમ અરાજકતાના થર્મોમીટર તરીકે કાર્ય કરે છે: તે ચુંબકીયકરણ, ઘનતા, પ્રવાહો અને વેગ જેવા જથ્થાને માપીને ક્વિબિટ્સના સમૂહમાં માહિતી કેવી રીતે વિખેરાય છે તેનું વિશ્લેષણ કરે છે.

ગૂગલ આ અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ એક પ્રકારના તરીકે કરવાનો પ્રસ્તાવ મૂકે છે કાળજીપૂર્વક રચાયેલ ક્વોન્ટમ ઇકોપ્રથમ, વિલો ચિપ એક જટિલ ક્વોન્ટમ સિગ્નલ મેળવે છે જે સિસ્ટમને વિકસિત કરવાનું કારણ બને છે. પછી, ચોક્કસ ક્વિબિટમાં એક નાનું ખલેલ પહોંચાડવામાં આવે છે, અને ત્યારબાદ, પ્રક્રિયાને પૂર્વવત્ કરવાનો પ્રયાસ કરવા માટે ક્રિયાઓનો વિપરીત ક્રમ ચલાવવામાં આવે છે. આ સમગ્ર પ્રક્રિયાના અંતે, સિસ્ટમ પ્રારંભિક સ્થિતિનો ક્વોન્ટમ "ઇકો" પરત કરે છે, જે રચનાત્મક હસ્તક્ષેપને કારણે, વિસ્તૃત થાય છે અને રસ્તામાં શું બન્યું છે તે વિશે ખૂબ જ ચોક્કસ માહિતી જાહેર કરે છે.

સૈદ્ધાંતિક દૃષ્ટિકોણથી, આ પ્રકારના આઉટ-ઓફ-ઓર્ડર સહસંબંધકોનો ઉપયોગ અભ્યાસ માટે થાય છે અત્યંત જટિલ સિસ્ટમોમાં માહિતી કેવી રીતે ભળે છે અને ફેલાય છેજેમ કે બ્લેક હોલ અથવા વિદેશી ક્વોન્ટમ મટિરિયલ્સનું વર્ણન કરતા મોડેલ્સ. અહીં નવી વાત એ છે કે, પહેલી વાર, તેમને સિદ્ધાંતથી પ્રયોગશાળામાં એક પ્રયોગ સાથે લઈ જવામાં આવ્યા છે જે પુનરાવર્તિત અને ચકાસાયેલ છે, અને જે ખૂબ જ ચોક્કસ ભૌતિક એપ્લિકેશનો તરફ પણ નિર્દેશ કરે છે.

ગૂગલે આ પરિણામો બે પૂરક પેપર્સમાં રજૂ કર્યા છે: એક પ્રકાશિત થયું કુદરતએક પેપર અલ્ગોરિધમ અને તેના ચકાસી શકાય તેવા ક્વોન્ટમ ફાયદા દર્શાવવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જ્યારે બીજું, arXiv રિપોઝીટરી પર પોસ્ટ કરાયેલ, રસાયણશાસ્ત્ર અને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીમાં સંભવિત એપ્લિકેશનો તરફ વધુ લક્ષી છે. નેચર લેખના સહી કરનારાઓમાં મિશેલ ડેવોરેટ છે, જે 2025 ના ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર વિજેતા અને સુપરકન્ડક્ટિંગ ક્વિટ્સના વિકાસમાં મુખ્ય વ્યક્તિ છે.

કંપનીના ઇજનેરોના મતે, ક્વોન્ટમ ઇકોઝ ૧૩,૦૦૦ ગણી ઝડપથી કામ કરે છે વિલો ચિપ પર જે શ્રેષ્ઠ છે સમકક્ષ શાસ્ત્રીય અલ્ગોરિધમ વિશ્વના સૌથી શક્તિશાળી સુપર કોમ્પ્યુટર પર ચલાવવામાં આવે છે. વ્યવહારિક દ્રષ્ટિએ, જે ઉકેલવા માટે એક શાસ્ત્રીય મશીનને હજારો કે ટ્રિલિયન વર્ષો લાગે છે, તે વિલો થોડી મિનિટોમાં પૂર્ણ કરે છે, જે સંપૂર્ણ ક્વોન્ટમ લાભ માનવામાં આવે છે તેની સીમા પાર કરે છે.

અલ્ગોરિધમને સમજવા માટે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો

ક્વોન્ટમ ઇકોઝ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેનો સ્પષ્ટ ખ્યાલ મેળવવા માટે, એ યાદ રાખવું યોગ્ય છે કે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર ક્લાસિકલ બિટ્સ સાથે કામ કરતું નથી.પરંતુ ક્વિબિટ્સ સાથે. જ્યારે બીટ ફક્ત 0 અથવા 1 હોઈ શકે છે, ત્યારે ક્વિબિટ એક જ સમયે બંને અવસ્થાઓના સુપરપોઝિશનમાં હોઈ શકે છે. આ ક્વિબિટ્સના સમૂહને એકસાથે શૂન્ય અને એકના વિશાળ સંખ્યામાં સંયોજનોનું પ્રતિનિધિત્વ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

ક્યુબિટ્સ ભૌતિક પ્રણાલીઓમાં ફેરફાર કરીને અમલમાં મૂકવામાં આવે છે જેમ કે ફોટોન, ઇલેક્ટ્રોન, ફસાયેલા આયનો, અણુઓ, અથવા સુપરકન્ડક્ટિંગ સર્કિટ્સગૂગલ, અન્ય કંપનીઓની જેમ, સુપરકન્ડક્ટિંગ ક્વિબિટ્સમાં રોકાણ કરી રહી છે, જે 1980 ના દાયકામાં ડેવોરેટ અને અન્ય સંશોધકો દ્વારા શરૂ કરાયેલા મેક્રોસ્કોપિક ક્વોન્ટમ સર્કિટ્સમાં પ્રયોગોના સીધા વંશજ છે. આ ક્વિબિટ્સ ગૂંચવાઈ શકે છે, એટલે કે, એક સામાન્ય ક્વોન્ટમ સ્થિતિ શેર કરી શકે છે, અને સામૂહિક માળખાં બનાવી શકે છે જ્યાં સંભાવનાઓ તરંગોની જેમ જોડાય છે.

આ સંદર્ભમાં, ક્વોન્ટમ અલ્ગોરિધમ એ એક કરતાં વધુ કંઈ નથી લોજિક ગેટનો ક્રમ જે લાગુ પડે છે a ઓવરલેપિંગ અને ઇન્ટરટર્ન્ડ ક્વિબિટ્સનું નેટવર્કજેમ જેમ સર્કિટ વિકસિત થાય છે, તેમ તેમ સંભાવના કંપનવિસ્તાર દખલગીરી દ્વારા એકબીજાને મજબૂત બનાવે છે અથવા રદ કરે છે. યુક્તિ એ છે કે અલ્ગોરિધમ ડિઝાઇન કરવામાં આવે જેથી, અંતે, યોગ્ય ઉકેલો વિસ્તૃત થાય અને સિસ્ટમને માપતી વખતે સૌથી વધુ સંભવિત બને.

રચનાત્મક હસ્તક્ષેપ, ક્વોન્ટમ ઇકોઝની ચાવીઓમાંની એક, ત્યારે થાય છે જ્યારે ક્વોન્ટમ તરંગો તબક્કામાં ગોઠવાય છે અને તેઓ એકબીજાને રદ કરવાને બદલે ઉમેરે છે. જો સર્કિટ સારી રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવી હોય, તો આ અસર અલ્ગોરિધમનો અંતિમ "પડઘો" પૃષ્ઠભૂમિ અવાજથી સ્પષ્ટ રીતે અલગ પાડે છે અને સિસ્ટમમાં માહિતી કેવી રીતે ફેલાય છે તેનું ખૂબ જ સંવેદનશીલ વાંચન કરવાની મંજૂરી આપે છે, ભલે મધ્યવર્તી પ્રક્રિયા ખૂબ જ અસ્તવ્યસ્ત રહી હોય.

આ બધું ખૂબ જ શક્તિશાળી લાગે છે, પરંતુ તે એક ગંભીર સમસ્યા પણ સાથે આવે છે: અવાજ સામે ક્વોન્ટમ સિસ્ટમ્સની નાજુકતાતાપમાન, સ્પંદનો, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન અથવા બાહ્ય હસ્તક્ષેપમાં ન્યૂનતમ ફેરફાર ક્વિબિટ્સમાં ભૂલો દાખલ કરી શકે છે, સિસ્ટમની સુસંગતતા તોડી શકે છે અને ગણતરીને બગાડી શકે છે. તેથી, ક્વોન્ટમ ભૂલ નિયંત્રણ અને ડીકોહેરેન્સ ઘટાડો એ ઉદ્યોગના બે મુખ્ય પડકારો છે.

વિલો ચિપ પર ક્વોન્ટમ ઇકોઝ સ્ટેપ બાય સ્ટેપ કેવી રીતે કામ કરે છે

વિલો છેલ્લો છે ગૂગલની સુપરકન્ડક્ટિંગ ક્વોન્ટમ ચિપઅને આ હાર્ડવેરનો એક ભાગ છે જેના પર ક્વોન્ટમ ઇકોઝ ચાલે છે. આ પ્રોસેસરે પાંચ મિનિટથી ઓછા સમયમાં રેન્ડમ સર્કિટના નમૂના લેવા માટે બેન્ચમાર્ક પરીક્ષણો પૂર્ણ કરીને પહેલેથી જ ધ્યાન ખેંચ્યું છે - એવા કાર્યો જે પરંપરાગત સુપર કમ્પ્યુટર સેપ્ટિલિયન વર્ષોમાં પૂર્ણ કરી શકતું નથી. ક્વોન્ટમ ઇકોઝ સાથે, વિલો ફરી એકવાર કેન્દ્ર સ્થાને આવી રહ્યું છે.

અલ્ગોરિધમની મૂળભૂત યોજનાને ક્વોન્ટમ "ટાઇમ રીવાઇન્ડિંગ" અનુભવ તરીકે સમજી શકાય છે, જોકે ભૂતકાળમાં કંઈ મોકલવામાં આવતું નથી.આ પ્રક્રિયામાં સિસ્ટમમાં કામગીરીનો ક્રમ લાગુ કરવાનો, ચોક્કસ ક્યુબિટમાં એક નાનો ખલેલ પહોંચાડવાનો અને પછી તે જ ક્રમને અત્યંત ચોકસાઈ સાથે વિપરીત રીતે ચલાવવાનો સમાવેશ થાય છે. જો બધું યોગ્ય રીતે ટ્યુન કરવામાં આવે, તો સિસ્ટમ તેની મૂળ સ્થિતિની નજીક પાછી આવે છે અને માહિતીનો ભંડાર ધરાવતો ઇન્ટરફેરોમેટ્રિક ઇકો પ્રકાશિત કરે છે.

ખૂબ જ સરળ રીતે, પ્રક્રિયા ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓમાંથી પસાર થાય છે: પ્રથમ, a ક્વિબિટ્સના સમૂહમાં સારી રીતે નિયંત્રિત પ્રારંભિક સ્થિતિપછી, તે સ્થિતિને ક્વોન્ટમ ગેટ્સના ક્રમ દ્વારા વિકસિત થવાની મંજૂરી આપવામાં આવે છે જે તેને ખૂબ જ જટિલ અને અસ્તવ્યસ્ત બનાવે છે; અંતે, સર્કિટનું સમય ઉલટાવી દેવામાં આવે છે, પ્રક્રિયાની મધ્યમાં એક ક્વિબિટ બદલવામાં આવે છે, અને તે અવલોકન કરવામાં આવે છે કે તે ખલેલ અંતિમ પડઘાને કેવી રીતે અસર કરે છે.

આ સેટઅપની સુંદરતા એ છે કે અંતે માપવામાં આવતો પડઘો નબળો પ્રતિબિંબ નથી, પરંતુ એક સિગ્નલ છે જે દ્વારા વિસ્તૃત થાય છે રચનાત્મક હસ્તક્ષેપઆ જ કારણસર, આ ટેકનિક સિસ્ટમની આંતરિક ગતિશીલતામાં નાના ફેરફારો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ છે. ગૂગલે આ સંવેદનશીલતાનો ઉપયોગ ચિપના અસરકારક ભૂલ દરને ઘાતાંકીય રીતે ઘટાડવા માટે કર્યો છે, જેનાથી મોટા પાયે ભૂલ સુધારણા શક્ય બને તે થ્રેશોલ્ડથી નીચે પરિણામો પ્રાપ્ત થાય છે.

વર્ણવેલ કેટલાક પ્રયોગોમાં, ક્વોન્ટમ મશીન ફક્ત બે કલાકમાં સમસ્યાનો ઉકેલ લાવવામાં સક્ષમ હતું, જ્યારે ફ્રન્ટીયર સુપર કોમ્પ્યુટર - જે વિશ્વના સૌથી શક્તિશાળી પૈકીના એક છે - ને જરૂર પડી હોત. લગભગ ૩.૨ વર્ષ સતત કમ્પ્યુટિંગ સમકક્ષ ક્લાસિકલ કોડ ચલાવવા માટે. આ વિશાળ પ્રદર્શન તફાવત, એ હકીકત સાથે જોડાયેલો છે કે પરિણામ વિલો અથવા સમાન ગુણવત્તાના અન્ય ઉપકરણો પર પુનરાવર્તિત થઈ શકે છે, તે કહેવાતા "ચકાસણીયોગ્ય ક્વોન્ટમ લાભ" નો આધાર છે.

વધુમાં, ગુગલ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતો પ્રોટોકોલ એપ્લિકેશન વિના ક્વોન્ટમ સર્વોપરિતામાં તે એક સરળ કસરત રહેતી નથી.અગાઉના પ્રયોગોથી વિપરીત, જે કૃત્રિમ ગાણિતિક સમસ્યાઓ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતા હતા જે વાસ્તવિક દુનિયામાં અનુવાદિત કરવી મુશ્કેલ છે, અહીં અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ ખૂબ જ ચોક્કસ ભૌતિક પ્રક્રિયાઓનું અનુકરણ કરવા માટે થાય છે: વાસ્તવિક અણુઓની રચના અને ગતિશીલતાનો પણ પરમાણુ ચુંબકીય પડઘો સાથે અભ્યાસ કરવામાં આવે છે.

ચકાસી શકાય તેવા ક્વોન્ટમ લાભ: આ સફળતા કેમ અલગ છે

અત્યાર સુધી, "ક્વોન્ટમ સર્વોપરિતા" ની ઘણી ઘોષણાઓની ટીકા થઈ હતી કારણ કે પરિણામોની સ્વતંત્ર રીતે ચકાસણી કેવી રીતે કરવી તે સ્પષ્ટ નહોતું. ઉકેલાયેલી સમસ્યાઓનો વ્યવહારિક ઉપયોગ પણ નહોતો. ઉદાહરણ તરીકે, ગૂગલના 2019ના સીમાચિહ્નમાં રેન્ડમ સર્કિટ સેમ્પલિંગ પર ગણતરી કરવાનો સમાવેશ થતો હતો જેને કોઈ સુપર કોમ્પ્યુટર વાજબી સમયમાં નકલ કરી શકતું ન હતું, પરંતુ જેનો પ્રયોગશાળાની બહાર પણ કોઈ ઉપયોગ નહોતો.

ક્વોન્ટમ ઇકોઝ સાથે, કંપની શરૂઆતથી જ રચાયેલ પ્રયોગ દ્વારા તે ચર્ચાનું સમાધાન કરવાનો પ્રયાસ કરે છે ચકાસી શકાય તેવું અને જેને પણ જોઈએ તેને યુક્તિનું પુનરાવર્તન કરોઆ અલ્ગોરિધમ એવા પરિમાણો અને રૂપરેખાંકનો સાથે અમલમાં મૂકવામાં આવ્યું છે જે અન્ય સંશોધન જૂથો, તુલનાત્મક ક્વોન્ટમ હાર્ડવેર સાથે, નકલ કરવાનો પ્રયાસ કરી શકે છે. વધુમાં, ક્વોન્ટમ સિમ્યુલેશનના પરિણામોની તુલના સુસ્થાપિત તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને મેળવેલા શાસ્ત્રીય ભૌતિક માપન સાથે કરવામાં આવે છે.

ગુગલ દ્વારા દાવો કરાયેલ "ક્વોન્ટમ વેરિફાઇબિલિટી" બે સ્તંભો પર આધારિત છે: પ્રથમ, ગણતરીઓ અન્ય સમાન ક્વોન્ટમ મશીનો પર પુનઃઉત્પાદિત કરી શકાય છે તે હકીકત; બીજું, શક્યતા અલ્ગોરિધમના આઉટપુટની પ્રાયોગિક ડેટા સાથે સરખામણી કરો. ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ અથવા ક્લાસિકલ સિમ્યુલેશન્સ એવા કિસ્સાઓમાં જ્યાં તે હજુ પણ શક્ય હોય. આ બેવડું માન્યતા એ દાવાને વજન આપે છે કે આપણે ફક્ત એવી ગાણિતિક યુક્તિ સાથે કામ કરી રહ્યા નથી જેને ચકાસવું મુશ્કેલ છે.

આ પ્રકારના પ્રદર્શનને શક્ય બનાવવા માટે, હાર્ડવેરને જોડવું પડશે અત્યંત ઓછા ભૂલ દર સાથે હાઇ-સ્પીડ કામગીરીસમય-ઉલટાના ક્રમમાં કોઈપણ વિચલન અંતિમ પડઘાને બગાડે છે. વિલો તૂટી પડ્યા વિના આ પડકારને પાર કરવામાં સક્ષમ હતો તે હકીકત સૂચવે છે કે સુપરકન્ડક્ટિંગ ક્વિટ્સ પરનું નિયંત્રણ એક નોંધપાત્ર સ્તરે પહોંચી ગયું છે, જે થોડા વર્ષો પહેલા કરતાં ઘણું વધુ પરિપક્વ છે.

તેમ છતાં, ઘણા નિષ્ણાતો સાવધાની રાખવાની વિનંતી કરી રહ્યા છે. મેડ્રિડની ઓટોનોમસ યુનિવર્સિટીના સૈદ્ધાંતિક ભૌતિકશાસ્ત્ર વિભાગના કાર્લોસ સબિન જેવા સંશોધકો નિર્દેશ કરે છે કે અન્ય ક્વોન્ટમ ફાયદાઓની જાહેરાત પહેલાથી જ કરવામાં આવી છે, જે પછીથી લાયક ઠરાવવામાં આવ્યા છે. જ્યારે અન્ય જૂથોએ ક્લાસિક અલ્ગોરિધમ્સને સુધાર્યા છે અથવા પરંપરાગત કમ્પ્યુટર્સનો ઉપયોગ કરીને પરિણામોનો અંદાજ કાઢવાના રસ્તાઓ શોધી કાઢ્યા છે, ત્યારે વૈજ્ઞાનિક સમુદાય હવે ચકાસવાની પ્રક્રિયામાં છે કે ગૂગલનો પ્રયોગ કેટલી હદ સુધી મજબૂત સીમા દર્શાવે છે.

રસાયણશાસ્ત્રમાં ઉપયોગ: પરમાણુઓ, NMR અને "ક્વોન્ટોસ્કોપ" નું સ્વપ્ન

ક્વોન્ટમ ઇકોઝના સૌથી આકર્ષક પાસાઓમાંનો એક તેનો ઉપયોગ સાધન તરીકે છે રાસાયણિક સિમ્યુલેશન અને ક્વોન્ટમ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીબર્કલે ખાતે યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા સાથે સહયોગમાં, ગૂગલે વિલો પર બે અણુઓનો અભ્યાસ કરવા માટે અલ્ગોરિધમ ચલાવ્યું છે: એક 15 અણુઓ સાથે અને બીજો 28 સાથે, સરખામણીના બિંદુ તરીકે પ્રાયોગિક ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ (NMR) ડેટાનો ઉપયોગ કરીને.

મેડિકલ મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગનું સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક પિતરાઈ, MRI, એક તરીકે કાર્ય કરે છે ચુંબકીય "સ્પિન" પર આધારિત મોલેક્યુલર માઇક્રોસ્કોપ અણુ ન્યુક્લીનું. આ સ્પિન ચુંબકીય ક્ષેત્રો અને રેડિયો ફ્રીક્વન્સી સિગ્નલોને કેવી રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે તે શોધીને, વૈજ્ઞાનિકો અણુઓની સંબંધિત સ્થિતિ અને પરિણામે, પરમાણુની રચનાનું અનુમાન કરી શકે છે. તે રસાયણશાસ્ત્ર, જીવવિજ્ઞાન અને પદાર્થ વિજ્ઞાનમાં એક મૂળભૂત સાધન છે.

સમસ્યા એ છે કે, જ્યારે અણુઓ મોટા થાય છે અથવા સ્પિન વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ વધુ જટિલ બને છે, ત્યારે NMR ડેટાના અર્થઘટન માટેની શાસ્ત્રીય પદ્ધતિઓ અત્યંત ખર્ચાળ બની જાય છે ગણતરીના દૃષ્ટિકોણથી. ક્વોન્ટમ ઇકોઝ અહીં આવે છે: અસ્તવ્યસ્ત સિસ્ટમની આંતરિક ક્વોન્ટમ ગતિશીલતાને ટ્રેક કરવાની તેની ક્ષમતા તેને લાંબા અંતર પર સ્પિન વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને વધુ કાર્યક્ષમ રીતે મોડેલ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

બર્કલે સાથે હાથ ધરવામાં આવેલા ખ્યાલના પુરાવામાં, ક્વોન્ટમ અલ્ગોરિધમ સાથે મેળવેલા પરિણામો તેઓ પરંપરાગત MRI માપન સાથે સુસંગત હતા. બંને અણુઓ માટે, જે અભિગમની પ્રથમ મજબૂત માન્યતા રજૂ કરે છે. પરંતુ વધુમાં, ક્વોન્ટમ વિશ્લેષણે સ્પિન ગતિશીલતા વિશે વધુ વિગતો જાહેર કરી જે સામાન્ય રીતે શાસ્ત્રીય તકનીકો સાથે મેળવી શકાતી નથી, જે વધુ સંવેદનશીલતા તરફ નિર્દેશ કરે છે.

ગુગલ ક્વોન્ટમ એઆઈના સહયોગી અને બર્કલેના પ્રોફેસર અશોક અજોય જેવા સંશોધકો પહેલાથી જ ભવિષ્ય વિશે વાત કરી રહ્યા છે "ક્વોન્ટમ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી" વર્તમાન મર્યાદાથી આગળ વધવામાં સક્ષમઆ પરિસ્થિતિમાં, ક્વોન્ટમ ઇકો જેવા ક્વોન્ટમ અલ્ગોરિધમ્સ સાથે પ્રાયોગિક NMR નું સંયોજન નવી દવાઓ શોધવા, અલ્ઝાઇમર જેવા જટિલ રોગોને વધુ સારી રીતે સમજવા, અથવા બેટરી, પોલિમર અથવા તો સુપરકન્ડક્ટિંગ ક્વિબિટ્સ માટે અદ્યતન સામગ્રી ડિઝાઇન કરવા માટે એક ઉચ્ચ-સ્તરીય સાધન બની શકે છે.

દવા, સામગ્રી વિજ્ઞાન અને અન્ય ઉદ્યોગો પર સંભવિત અસર

જો ગુગલના વચનો સાકાર થાય છે, તો ક્વોન્ટમ ઇકોઝ એ તરફનું પ્રથમ ગંભીર પગલું હોઈ શકે છે વાસ્તવિક દુનિયાના વાસ્તવિક ઉપયોગો સાથે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સબહુ-શરીર ક્વોન્ટમ સિસ્ટમ્સને સચોટ રીતે મોડેલ કરવાની ક્ષમતાનો સીધો પ્રભાવ કોમ્પ્યુટેશનલ રસાયણશાસ્ત્ર જેવા ક્ષેત્રોમાં પડે છે, જ્યાં જટિલ ઇલેક્ટ્રોનિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું અનુકરણ કરવું એ ક્લાસિકલ કમ્પ્યુટિંગ માટે લગભગ પ્રતિબંધિત સમસ્યા છે.

બાયોમેડિકલ ક્ષેત્રમાં, આ શક્યતામાં અનુવાદ કરે છે ડ્રગ ઉમેદવાર પરમાણુઓની જગ્યાને વધુ કાર્યક્ષમ રીતે અન્વેષણ કરવા માટેહજારો સંયોજનોનું આંધળું પરીક્ષણ કરવાને બદલે, ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટર ચોક્કસ જૈવિક લક્ષ્યને કઈ રચનાઓ શ્રેષ્ઠ રીતે બંધબેસે છે તેની આગાહી કરવામાં મદદ કરી શકે છે, જે ન્યુરોડિજનરેટિવ રોગો, કેન્સર અથવા અન્ય જટિલ બીમારીઓ માટે સારવારના વિકાસને વેગ આપે છે.

ભૌતિક વિજ્ઞાનમાં, આ જ તર્ક લાગુ પડે છે ચોક્કસ ગુણધર્મો ધરાવતા નવા સંયોજનો ડિઝાઇન કરોવધુ સ્થિર સુપરકન્ડક્ટર, ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતાવાળા બેટરી મટિરિયલ્સ, અદ્યતન પોલિમર, અથવા હળવા અને મજબૂત એલોય. માઇક્રોસ્કોપિક સ્તરે ક્વોન્ટમ ડાયનેમિક્સ પર નિયંત્રણ રેન્ડમ સંયોજનોના પરીક્ષણ અને વિશ્વસનીય સિમ્યુલેશન સાથે પરિણામોને ફાઇન-ટ્યુનિંગ વચ્ચે તફાવત બનાવે છે.

આ બધામાં સાયબર સુરક્ષા જેવા ક્ષેત્રો પર સંભવિત અસર ઉમેરવામાં આવી છે. જોકે ક્વોન્ટમ ઇકોઝ પોતે એન્ક્રિપ્શન તોડવાનો હેતુ નથી, તે તેનો એક ભાગ છે પ્રગતિની એ જ લહેર જે ક્વોન્ટમ મશીનોને ઉપયોગી બનવાની નજીક લાવે છેસુરક્ષા સમુદાય પહેલાથી જ "હમણાં લણણી કરો, પછી ડિક્રિપ્ટ કરો" વ્યૂહરચના વિશે વાત કરી રહ્યો છે: આજે ડેટા ચોરી કરીને તેને ડિક્રિપ્ટ કરવામાં આવે છે જ્યારે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સ અસ્તિત્વમાં છે જે વર્તમાન ક્રિપ્ટોગ્રાફિક અલ્ગોરિધમ્સને તોડી શકે છે, જેના કારણે યુરોપિયન યુનિયન અને ENISA જેવા સંગઠનો પોસ્ટ-ક્વોન્ટમ સિસ્ટમ્સમાં સંક્રમણની યોજના બનાવી રહ્યા છે.

ભૌગોલિક રાજકીય સ્તરે, ગૂગલનું પગલું એકમાં બંધબેસે છે IBM, Microsoft અને અનેક ચીની ખેલાડીઓ જેવી દિગ્ગજો સાથે ઉગ્ર સ્પર્ધાચીનમાં વુકોંગ જેવા પ્લેટફોર્મ, અથવા સુપરકન્ડક્ટિંગ ક્વિબિટ્સ અને લાંબા ગાળાના લોજિક ક્વિબિટ્સમાં IBM ના વિકાસ, દર્શાવે છે કે કોઈ પણ પાછળ રહેવા માંગતું નથી. ગૂગલ જે ચકાસણીયોગ્ય ક્વોન્ટમ ફાયદો દાવો કરે છે તે, વૈજ્ઞાનિક પ્રગતિ ઉપરાંત, આ રેસમાં તેની સ્થિતિ વિશે એક વ્યૂહાત્મક સંદેશ છે.

વૈજ્ઞાનિક સમુદાયમાં વર્તમાન મર્યાદાઓ અને શંકા

આ બધું ફટાકડા નથી. જોકે ક્વોન્ટમ ઇકોઝ પ્રયોગ અગાઉના સીમાચિહ્નોથી આગળનો કૂદકો રજૂ કરે છે, ઘણા નિષ્ણાતો ભાર મૂકે છે કે આપણે હજુ પણ સ્પષ્ટપણે પ્રાયોગિક તબક્કામાં છીએ.હમણાં માટે, પ્રદર્શનો પ્રમાણમાં નાના અણુઓ અને ક્વોન્ટમ સર્કિટ સાથે કરવામાં આવ્યા છે, જે પ્રભાવશાળી હોવા છતાં, મોટા પાયે ઔદ્યોગિક સમસ્યાઓના ઉકેલ માટે જરૂરી એવા પરિણામોથી હજુ પણ ઘણા દૂર છે.

ગુગલ દ્વારા જ એકત્ર કરાયેલા અંદાજ મુજબ, અણુઓ સુધી પહોંચવા માટે જેને ક્રમમાં જરૂર હોય છે સંબંધિત જટિલતાના 50 ભૌતિક ક્વિટ્સઆ માટે લાખો અને લાખો ક્વોન્ટમ લોજિક ગેટ્સ ચલાવવાની જરૂર પડશે. તે સંખ્યા વર્તમાન પ્રયોગોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા 792 ગેટ્સ કરતા ઘણી વધારે છે, અને આ પદ્ધતિમાં કામ કરતી ભૂલ ઘટાડવાની તકનીકો કદાચ વધુ ઊંડા સર્કિટ સુધી સારી રીતે સ્કેલ ન કરે.

વારંવાર થતી ટીકાઓમાંની એક એ છે કે, જોકે પ્રદર્શન વાસ્તવિક ક્વોન્ટમ લાભ દર્શાવે છે, ઉચ્ચ-અસરકારક વ્યવહારુ ઉપયોગ હજુ સુધી સાબિત થયો નથીબીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, અલ્ગોરિધમ એ પદ્ધતિઓને માન્ય કરવા અને સુધારેલી શાસ્ત્રીય તકનીકો સાથે નિયંત્રિત કરી શકાય તેવી સિસ્ટમોનો અભ્યાસ કરવા માટે સેવા આપી છે, પરંતુ તે હજુ સુધી એવી સમસ્યાનો ઉકેલ લાવી શક્યો નથી જે ચોક્કસ ઔદ્યોગિક અથવા તબીબી સંદર્ભમાં શાસ્ત્રીય કમ્પ્યુટિંગ માટે સંપૂર્ણપણે અપ્રાપ્ય હતી.

વધુમાં, ભૂલ સુધારણાનો મુદ્દો એક અવરોધ રહે છે. મોટા પાયે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સ ચલાવવા માટે જરૂરી છે ઘણા ભૌતિક ક્વિટ્સમાંથી બનેલા મજબૂત તાર્કિક ક્વિટ્સજેથી માહિતી ગુમાવ્યા વિના વ્યક્તિગત ભૂલો શોધી શકાય અને સુધારી શકાય. ગૂગલે આ ધ્યેયને તેના ક્વોન્ટમ રોડમેપના માઇલસ્ટોન 3 તરીકે ઓળખાવ્યો છે: લાંબા ગાળાના લોજિક ક્વિબિટ પ્રાપ્ત કરવા જે ક્રેશ થયા વિના જટિલ અલ્ગોરિધમ્સ ચલાવવાની માંગનો સામનો કરી શકે.

આ અનામત હોવા છતાં, સૌથી સાવધ અવાજો પણ સ્વીકારે છે કે ક્વોન્ટમ ઇકોઝ એક મહત્વપૂર્ણ પ્રારંભિક પગલું હોઈ શકે છે વ્યવહારુ ઉપયોગિતા દર્શાવવાની દિશામાં. મુખ્ય બાબત એ જોવાની રહેશે કે શું અન્ય પ્રયોગશાળાઓ પ્રયોગનું પુનઃઉત્પાદન કરી શકે છે, સ્પર્ધાત્મક શાસ્ત્રીય અલ્ગોરિધમ્સમાં સુધારો કરી શકે છે, અને સૌથી ઉપર, આ તકનીકોને વધુ ક્વિબિટ્સ અને વધુ દરવાજા ધરાવતી સિસ્ટમોમાં સ્કેલ કરી શકે છે, જેમાં ભૂલો આકાશને આંબી રહી છે.

મોટા ચિત્રને જોતાં, ક્વોન્ટમ ઇકોઝ એક બનવા માટે આકાર લઈ રહ્યું છે ક્વોન્ટમ હાર્ડવેર અને સોફ્ટવેર સમાંતર રીતે આગળ વધી રહ્યા છે તેનો સ્પષ્ટ સંકેતવિલો દર્શાવે છે કે નાજુક સમય-રિવર્સલ પ્રોટોકોલ માટે પરવાનગી આપવા માટે ભૂલ દર ઓછા હોવા છતાં કાર્ય કરવું શક્ય છે, જ્યારે અલ્ગોરિધમ વાસ્તવિક દુનિયાની ભૌતિક સમસ્યાઓને સીધી રીતે સંબોધિત કરતી એપ્લિકેશનો માટે દરવાજા ખોલે છે. હજુ પણ લાંબો રસ્તો આગળ છે, પરંતુ એપ્લાઇડ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગના પ્રથમ પડઘા મોટેથી અને સ્પષ્ટ સંભળાવા લાગ્યા છે.

સંબંધિત લેખ:

ગૂગલ એઆઈ ઓવરવ્યૂઝ સ્પેનમાં આવે છે: તે શું છે અને તે શોધને કેવી રીતે બદલી નાખે છે