क्वांटम कम्प्यूटिंग (Quantum Computing)-
- क्वांटम प्रौद्योगिकी (Quantum Technology) क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों पर आधारित तकनीक है जो परमाणुओं और प्राथमिक कणों के पैमाने पर प्रकृति का अध्ययन करती है।
- ऐसी कोई भी गतिविधि जो सूचनाओं को प्रबंधित करने, संसाधित करने और संचार करने के लिए कम्प्यूटर का उपयोग करती है कम्प्यूटिंग कहलाती है। इसमें हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर दोनों विकास शामिल है।
- क्वांटम कम्प्यूटिंग क्वांटम प्रौद्योगिकी के सिद्धांतों के आधार पर कम्प्यूटर प्रौद्योगिकी के विकास से संबंधित है जो क्वांटम (परमाणु और उप-परमाणु) स्तर पर पदार्थ और ऊर्जा की प्रकृति और व्यवहार का अध्ययन करती है।
क्वांटम भौतिकी के सिद्धांत-
- क्वांटम कम्प्यूटर का संचालन क्वांटम भौतिकी के दौ प्रमुख सिद्धांतों पर आधारित है। जैसे-
- (I) क्वांटम सुरपोजिशन (Quantum Superposition)
- (II) इंटेंगलमेंट (Entanglement) (उलझाव)
(I) क्वांटम सुपरपोजिशन (Quantum Superposition)-
- क्वांटम सुपरपोजिशन का मतलब है कि प्रत्येक क्यूबिट एक ही समय में 1 और 0 दोनों प्रदर्शित कर सकता है।
(II) इंटेंगलमेंट (Entanglement)-
- इंटेंगलमेंट से तात्पर्य है कि एक सुपरपोजिशन में क्यूबिट्स एक दूसरे के साथ सहसंबद्ध हो सकते हैं। अर्थात् एक क्यूबिट की स्थिति (चाहे वह 1 हो या 0 हो) दूसरे की स्थिति पर निर्भर हो सकती है।
- एक क्यूबिट की स्थिति को बदलने से दूसरे की स्थिति भी तुरंत पूर्वानुमानित तरीके से बदल जाएगी।
- इंटेंगलमेंट क्यूबिट्स को परस्पर अंतर्क्रिया करने में सक्षम बनाता है जिस कारण वे कुछ गणनाओं को पारंपरिक तथा सुपर कम्प्यूटर की तुलना में अत्यधिक तेजी से कर पाते है।
क्वांटम सुप्रीमेसी (वर्चस्व) (Quantum Supremacy)-
- 'क्वांटम सुप्रीमेसी' शब्द वर्ष 2011 में कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के प्रोफेसर जॉन प्रेस्किल (John Preskill) के द्वारा दिया गया था।
- क्वांटम सुप्रीमेसी से तात्पर्य है कि क्वांटम कम्प्यूटर के द्वारा ऐसी गणना या टास्क करना जिसे परम्परागत कम्प्यूटर अपने सामान्य जीवनकाल में नहीं कर सकता है।
- यह अवधारणा उस अति उच्च गति से संबंधित है जिस पर एक क्वांटम कम्प्यूटर कार्य करता है।
- गूगल ने दावा किया कि उसके पहले क्वांटम कम्प्यूटर (Sycamore) ने 200 सेकंड में एक गणना की जिसमें आज के सबसे उन्नत सुपर कम्प्यूटर (IBM सम्मिट/ IBM Summit) को लगभग 10,000 साल लगेंगे।
क्वांटम कम्प्यूटिंग के अनुप्रयोग (Applications of Quantum Computing)-
- 1. कृषि (Agriculture)
- 2. उद्योग (Industry)
- 3. स्वास्थ्य और चिकित्सा (Health and Medical)
- 4. साइबर सुरक्षा (Cyber Security)
- 5. अनुसंधान (Research)
- 6. आपदा प्रबंधन (Disaster Management)
- 7. पर्यावरण (Environment)
1. कृषि (Agriculture)-
- इसका उपयोग बड़े पैमाने पर उत्पादन की सटीक व दीर्घकालिक योजना बनाने के लिए किया जा सकता है जिससे उपज और दक्षता में वृद्धि होगी।
- किसान प्रभावी ढंग से उर्वरक तैयार कर सकते हैं।
2. उद्योग (Industry)-
- क्वांटम कम्प्यूटिंग औद्योगिक क्रांति 4.0 (Industrial Revolution 4.0) का एक अभिन्न अंग है। यह अन्य औद्योगिक क्रांति 4.0 प्रौद्योगिकियों जैसे- इंटरनेट ऑफ थिंग्स, मशीन लर्निंग, रोबोटिक्स और कृत्रिम बुद्धिमत्ता का लाभ उठाने में मदद करेगी।
- एयरोस्पेस उद्योग- क्वांटम कम्प्यूटिंग में विमान मॉडलिंग, सिम्युलेशन एवं अनेक कम्प्यूटेशनल चुनौतियों को हल करने की अपार संभावनाएं है। यह एक वाणिज्यिक विमान को संचालित करने के लिए ईंधन की इष्टतम मात्रा और गति का आकलन करने में मदद कर सकता है जिससे एयरोस्पेस उद्योग को अपने प्रदर्शन में सुधार करने में मदद मिल सकती है।
- वित्तीय सेवाएं (Financial Services)- क्वांटम कम्प्यूटरों का उपयोग उद्योगों में जटिल वित्तीय मॉडलिंग और जोखिम प्रबंधन के लिए किया जा सकता है।
- क्वांटम कम्प्यूटिंग का उपयोग शेयर बाजारों में समस्याओं का पता लगाने के लिए भी किया जा सकता है।
3. स्वास्थ्य और चिकित्सा (Health and Medical)-
- समय पर ट्यूमर की खोज करना और बेहतर लक्षित दवाओं का विकास करने में।
- तेज, अधिक सटीक निदान के लिए उपयोग किया जा सकता है।
- चिकित्सा कम समय में आसानी से सीटी स्कैन की समीक्षा कर सकते हैं और परिवर्तनों और विसंगतियों की तुरंत पहचान कर सकते हैं।
- क्वांटम कम्प्यूटिंग की बढ़ी हुई डेटा प्रोसेसिंग क्षमताओं के साथ, डॉक्टर रोगी के लिए लक्षित कीमोथेरेपी प्रोटोकॉल को जल्दी से पहचान करते हैं।
4. साइबर सुरक्षा (Cyber Security)-
- मशीन लर्निंग की मदद से क्वांटम कम्प्यूटिंग साइबर सुरक्षा खतरों से निपटने के लिए विभिन्न तकनीकों को विकसित करने में मदद कर सकती है।
- क्वांटम कम्प्यूटिंग एन्क्रिप्शन विधियों को बनाने में मदद कर सकती है जिन्हें क्वांटम क्रिप्टोग्राफी (Quantum Cryptography) के रूप में भी जाना जाता है।
5. अनुसंधान (Research)-
- क्वांटम कम्प्यूटिंग गुरुत्वाकर्षण, ब्लैक होल आदि से संबंधित भौतिकी के कुछ मूलभूत प्रश्नों को हल करने में सहायता कर सकती है।
- क्वांटम कम्प्यूटिंग जीनोम इंडिया परियोजना को बढ़ावा दे सकती है।
- अंतरिक्ष-
- गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने में।
- मानव निवास योग्य ग्रहों की खोज करने में
- स्पेसक्राफ्ट व स्पेस सूट की मॉडलिंग और डिजाइनिंग में सहायता कर सकती है।
6. आपदा प्रबंधन (Disaster Management)-
- क्वांटम अनुप्रयोगों के द्वारा सुनामी (Tsunamis), सूखा (Drought), भूकंप (Earthquakes) और बाढ़ के बेहतर पूर्वानुमान लगाए जा सकते हैं।
- क्वांटम प्रौद्योगिकी के माध्यम से जलवायु परिवर्तन से संबंधित डेटा के संग्रह को बेहतर तरीके से सुव्यवस्थित किया जा सकता है।
7. पर्यावरण (Environment)-
- क्वांटम कम्प्यूटर की कम समय में बड़ी मात्रा में डेटा को संसाधित करने की क्षमता से मौसम प्रणाली मॉडलिंग बेहतर हो जाएगी, जिससे वैज्ञानिक कम समय में अधिक सटीकता के साथ बदलते मौसम की भविष्यवाणी कर सकते हैं।
क्वांटम कम्प्यूटिंग की चुनौतियां (Concerns / Challenges of Quantum Computing)-
- 1. क्वांटम कम्प्यूटिंग बेहद महंगी तकनीक
- 2. साइबर हमलों के लिए दुरुपयोग की संभावना।
- 3. अत्यधिक जटिल तकनीक-
- क्वांटम अवस्थाएं नाजुक होती है और इसलिए उन्हें नियंत्रित करना कठिन होता है।
- अत्यधिक क्वांटम एल्गोरिदम की जरुरत।
- शोर, तापमान में बदलाव, विद्युत का उतार चढ़ाव या कंपन- ये सभी चीजें एक क्यूबिट के संचालन को प्रभावित कर सकती है और इनके कारण उसका डेटा खो सकता है।
- क्यूबिट को स्थिर करने के लिए उन्हें अत्यधिक ठंडा रखना होता है।
- क्यूबिट को स्थिर करने के लिए -273 डिग्री सेल्सियस तापमान की आवश्यकता होती है। और -273 डिग्री सेल्सियस तापमान को हासिल करना और बनाए रखना बहुत मुश्किल है।
क्वांटम तकनीक और उसके अनुप्रयोग पर राष्ट्रीय मिशन (National Mission on Quantum Technologies and Applications/ NM-QTA)-
- भारत सरकार ने बजट वर्ष 2020 में NM-QTA में 5 वर्ष की अवधि के लिए 8000 करोड़ रुपये के बजट की घोषणा की। इसे विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विभाग (Department of Science and Technology- DST) के द्वारा लागू किया जायेगा।
- NM-QTA मिशन संचार (Communications), कम्प्यूटिंग (Computing), पदार्थ विकास (Materials Development) और क्रिप्टोग्राफी (Cryptography) के लिए क्वांटम प्रौद्योगिकी के विकास की देखरेख करेगा।
क्वांटम कम्प्यूटिंग और परंपरागत कम्प्यूटिंग में अंतर (Differences Between Quantum Computing and Conventional Computing)-
- (I) क्वांटम कम्प्यूटिंग (Quantum Computing)
- (II) परंपरागत कम्प्यूटिंग (Conventional Computing)
(I) क्वांटम कम्प्यूटिंग (Quantum Computing)-
- क्वांटम कम्प्यूटिंग क्वांटम यांत्रिकी या क्वांटम भौतिकी के सिद्धांतों पर आधारित है।
- क्वांटम कम्प्यूटिंग सूचना भंडारण क्वांटम बिट या क्यूबिट 0, 1, 0/1 पर आधारित है।
- 0 व 1 एक ही समय में एक ही अवस्था में उपस्थित हो सकते हैं। जैसे- क्वांटम सुपरपोजिशन
(II) परंपरागत कम्प्यूटिंग (Conventional Computing)-
- परंपरागत कम्प्यूटिंग परंपरागत भौतिकी के सिद्धांतों पर आधारित है।
- परंपरागत कम्प्यूटिंग सूचना भंडारण बिट 0, 1 पर आधारित है।
- किसी एक समय में केवल एक ही स्थिति होती है या तो 0 यो 1
