क्वांटम कम्प्यूटिंग

अंगूठाकार|'''ब्लॉच गोला'''**प्रमात्रा संगणक** या **क्वांटम** **कंप्युटर** (अंग्रेज़ी: Quantum computing) वह संगणक है जो क्वांटम यांत्रिक घटनाओं का उपयोग करता है। सूक्ष्म स्तरों पर भौतिक पदार्थ दोनों कणों और तरंगों के गुण दिखाता है, और क्वांटम संगणन इस व्यवहार का लाभ उठाता है, जो विशिष्ट हार्डवेयर का उपयोग करता है। पारंपरिक भौतिकी इन क्वांटम यंत्रों के कार्यप्रणाली को नहीं समझा सकती, और एक स्केलेबल (विस्तारण योग्य) क्वांटम संगणक कुछ गणनाओं को किसी भी आधुनिक "पारंपरिक" संगणक से गुणात्मक रूप से तेज़ी से कर सकता है। सिद्धांत रूप में, एक बड़े पैमाने का क्वांटम संगणक कुछ प्रचलित एन्क्रिप्शन योजनाओं को तोड़ सकता है और भौतिक वैज्ञानिकों को भौतिक सिमुलेशन करने में सहायता कर सकता है; हालांकि, वर्तमान तकनीकी स्थिति मुख्यतः प्रयोगात्मक और अव्यावहारिक है, और उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए कई बाधाएँ हैं।

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।

## अनुप्रयोग
व्यावसायिक प्रबंधन के दृष्टिकोण से, क्वांटम कंप्यूटिंग के संभावित अनुप्रयोग क्षेत्रों को आम तौर पर चार प्रमुख क्षेत्रों में वर्गीकृत किया जाता है: (1) साइबर सुरक्षा; (2) डेटा विश्लेषण और कृत्रिम बुद्धिमत्ता; (3) अनुकूलन और सिमुलेशन; और (4) डेटा प्रबंधन और खोज।

अन्य अनुप्रयोग क्षेत्रों में स्वास्थ्य सेवा (उदाहरण के लिए, दवा विकास), वित्तीय मॉडलिंग और प्राकृतिक भाषा प्रसंस्करण शामिल हैं। 

23 अक्टूबर 2019 को, क्वांटम एआई लैब ने अपने Sycamore प्रोसेसर की मदद से क्वांटम श्रेष्ठता हासिल करने की उपलब्धि पर एक लेख में घोषणा की। तब से, क्वांटम श्रेष्ठता हासिल करने का दावा चर्चा का विषय बना हुआ है, और एक रूढ़िवादी आकलन के अनुसार, क्लासिकल कंप्यूटर पर कहीं अधिक सटीक सिमुलेशन 2,5 दिनों में संभव है। समुद्री लॉजिस्टिक्स किसी पहेली को सुलझाने की कोशिश जैसी है, जिसमें हिस्से लगातार बदलते रहते हैं। अनिश्चित मौसम, भीड़भाड़ वाले बंदरगाह, ईंधन की उछलती कीमतें। पुराने योजना-निर्माण उपकरण बस साथ नहीं दे पाते। हाल के समय में बंदरगाह क्वांटम अनुकूलन का उपयोग करते हुए डिजिटल ट्विन्स अपना रहे हैं। ये नए सिस्टम पूरे बेड़ों को रियल-टाइम में पुनर्निर्देशित कर सकते हैं, ईंधन पर लाखों की बचत करते हैं और लंगर डाले जहाजों का निष्क्रिय समय कम करते हैं।

2023 तक, सभी वास्तविक अनुप्रयोगों में क्लासिकल कंप्यूटर क्वांटम कंप्यूटरों से बेहतर हैं। हालांकि आधुनिक क्वांटम कंप्यूटर कुछ चुनिंदा गणितीय कार्यों को तेज़ कर सकते हैं, वे व्यावहारिक समस्याओं के लिए कोई संगणनात्मक बढ़त नहीं देते। वैज्ञानिक और इंजीनियर क्वांटम कंप्यूटिंग हार्डवेयर के लिए कई तकनीकों का अध्ययन कर रहे हैं और स्केलेबल क्वांटम आर्किटेक्चर विकसित करने की उम्मीद करते हैं, लेकिन गंभीर बाधाएँ बनी हुई हैं। 

9 दिसंबर 2024 को Google ने Willow प्रोसेसर पेश किया, और इसे “अग्रणी क्वांटम चिप” के रूप में वर्णित किया। Google का दावा है कि इस नए चिप को उस समस्या को हल करने में सिर्फ पाँच मिनट लगते हैं, जिसे हल करने में पारंपरिक सुपरकंप्यूटरों को दस सेप्टिलियन वर्ष लगते हैं।

## सन्दर्भ

श्रेणी:सुपर कंप्यूटर
श्रेणी:अनसुलझी समस्याएँ
श्रेणी:सैद्धांतिक कम्प्यूटर विज्ञान
श्रेणी:संगणकों के वर्ग
श्रेणी:सूचना सिद्धांत