क्वांटम कम्प्यूटिंग

क्वांटम संगणन में जानकारी की मूल इकाई, क्यूबिट (या "क्वांटम बिट"), पारंपरिक संगणन में बिट के समान कार्य करती है। हालांकि, पारंपरिक बिट के विपरीत, जो दो स्थितियों में से एक में हो सकता है (यानी बाइनरी), एक क्यूबिट अपने दो "आधार" स्थितियों का सुपरपोज़िशन (अवस्थित समवय) में हो सकता है, एक ऐसी अवस्था जो अमूर्त रूप से दोनों आधार स्थितियों के बीच में होती है। जब क्यूबिट को मापते हैं, तो परिणाम पारंपरिक बिट का संभाव्य (प्रोबैबिलिस्टिक) परिणाम होता है। यदि एक क्वांटम संगणक क्यूबिट को विशेष तरीके से संवारता है, तो तरंग हस्तक्षेप के प्रभाव से इच्छित माप परिणामों को तीव्र किया जा सकता है। क्वांटम एल्गोरिदम के डिज़ाइन में उन प्रक्रियाओं का निर्माण करना शामिल है जो एक क्वांटम संगणक को प्रभावी और तीव्रता से गणनाएँ करने की अनुमति देती हैं।

क्वांटम संगणक अभी तक वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए व्यावहारिक नहीं हैं। उच्च गुणवत्ता वाले क्यूबिट्स का भौतिक निर्माण चुनौतीपूर्ण साबित हुआ है। यदि एक भौतिक क्यूबिट अपनी पर्यावरण से पर्याप्त रूप से पृथक नहीं है, तो वह क्वांटम डेकोहेरेंस (क्वांटम विघटन) से प्रभावित होता है, जो गणनाओं में शोर उत्पन्न करता है। राष्ट्रीय सरकारों ने लंबी सहनशीलता समय और कम त्रुटि दरों वाले स्केलेबल क्यूबिट्स को विकसित करने के लिए भारी निवेश किया है। उदाहरण स्वरूप, सुपरकंडक्टर्स (जो विद्युत धारा को विद्युत प्रतिरोध को समाप्त करके पृथक करते हैं) और आयन ट्रैप्स (जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का उपयोग करके एकल परमाणु कण को संकेंद्रित करते हैं) को लागू किया गया है।

सिद्धांत रूप में, एक पारंपरिक संगणक वही गणनात्मक समस्याएँ हल कर सकता है जो एक क्वांटम संगणक हल कर सकता है, यदि पर्याप्त समय हो। क्वांटम लाभ समय जटिलता के रूप में आता है, न कि संगणनीयता के रूप में, और क्वांटम जटिलता सिद्धांत यह दिखाता है कि कुछ क्वांटम एल्गोरिदम ज्ञात सर्वश्रेष्ठ पारंपरिक एल्गोरिदम से गुणात्मक रूप से अधिक कुशल होते हैं। एक बड़े पैमाने का क्वांटम संगणक सिद्धांत रूप में उन गणनात्मक समस्याओं को हल कर सकता है, जो एक पारंपरिक संगणक के लिए एक उचित समय सीमा के भीतर हल नहीं हो सकतीं। इस अतिरिक्त क्षमता की संकल्पना को "क्वांटम सर्वोच्चता" (Quantum Supremacy) कहा गया है। जबकि इस प्रकार के दावे इस क्षेत्र में महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित कर चुके हैं, निकट भविष्य में व्यावहारिक उपयोग मामले सीमित हैं।
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