मेन्स प्रैक्टिस प्रश्न

उत्तर :

परिचय:

क्वांटम कंप्यूटिंग, कंप्यूटिंग का एक ऐसा क्षेत्र जो पारंपरिक कंप्यूटरों की तुलना में मौलिक रूप से भिन्न तरीकों से सूचना को संसाधित करने के लिये क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों का उपयोग करता है।

• यह अनूठा दृष्टिकोण महत्त्वपूर्ण कम्प्यूटेशनल गति को बढ़ाने और कुछ समस्याओं को हल करने की क्षमता प्रदान करता है जो पारंपरिक कंप्यूटरों के लिये कठिन हैं।

मुख्य भाग:

क्वांटम कंप्यूटिंग के अंतर्निहित सिद्धांत:

• क्वांटम बिट्स (क्यूबिट्स): क्लासिकल कंप्यूटर बिट्स (बाइनरी डिजिट्स) का उपयोग करते हैं, जो 0 या 1 को दर्शा सकते हैं।
  • दूसरी ओर क्वांटम कंप्यूटर क्यूबिट्स (क्वांटम बिट्स) का उपयोग करते हैं जो 0 या 1 दोनों अवस्थाओं के सुपरपोज़िशन में एक साथ मौज़ूद हो सकते हैं।
  • यह सुपरपोज़िशन क्यूबिट्स को एक साथ कई संभावनाओं को दर्शाने और संसाधित करने की अनुमति देता है।
• क्वांटम एंटेंगलमेंट: दो या अधिक क्यूबिट अनुचित हो सकते हैं, जिसका अर्थ है कि भौतिक पृथक्करण की परवाह किये बगैर उनके हित आपस में जुड़े हुए हैं।
  • एक एंटेंगल क्यूबिट को मापने से दूसरे की स्थिति का शीघ्र पता चल जाता है।
  • यह सहसंबद्ध प्रणालियों से जुड़ी जटिल गणनाओं को सक्षम बनाता है, जैसे अणुओं के व्यवहार का अनुकरण करना।
• क्वांटम एल्गोरिदम: पारंपरिक कंप्यूटरों के लिये डिज़ाइन किये गए पारंपरिक एल्गोरिदम, क्वांटम कंप्यूटरों के लिये अनुकूलित नहीं हैं।
  • बड़ी संख्याओं (Large Numbers) के गुणकों के लिये शोर एल्गोरिदम (Shor's Algorithm) जैसे नए एल्गोरिदम विशेष रूप से क्यूबिट के अद्वितीय गुणों का फायदा उठाने के लिये डिज़ाइन किये गए हैं, जिससे कुछ समस्याओं के लिये घातांकी (Exponential) गति में वृद्धि होती है।

क्वांटम कंप्यूटिंग के अनुप्रयोग और संभावित प्रभाव:

• सामग्री विज्ञान: क्वांटम सिमुलेशन परमाणु स्तर पर नई सामग्रियों के गुणों की भविष्यवाणी कर सकते हैं, जिससे सुपरकंडक्टर या उच्च दक्षता वाले सौर सेल जैसी वांछित विशेषताओं वाली सामग्रियों के विकास में तेज़ी आती है।
• सिमुलेशन और मॉडलिंग: क्वांटम कंप्यूटर अभूतपूर्व सटीकता के साथ आणविक संरचनाओं और रासायनिक प्रतिक्रियाओं जैसे जटिल क्वांटम सिस्टम का अनुकरण कर सकते हैं।
  • इस क्षमता के अनुप्रयोग सामग्री विज्ञान, दवाओं की खोज और नए ऊर्जा स्रोतों के विकास में हैं।
• मौलिक वैज्ञानिक अनुसंधान: क्वांटम कंप्यूटर क्वांटम यांत्रिकी के मूलभूत सिद्धांतों को समझने और उन घटनाओं की खोज करने में सहायता कर सकते हैं, जिन्हें पारंपरिक कंप्यूटरों पर अनुकरण करना मुश्किल या असंभव है।
  
  • इससे उच्च-ऊर्जा भौतिकी, ब्रह्मांड विज्ञान और क्वांटम गुरुत्वाकर्षण जैसे क्षेत्रों में सफलता मिल सकती है।
• अनुकूलन और मशीन लर्निंग: क्वांटम एल्गोरिदम को परिवहन, विनिर्माण और वित्त में संभावित अनुप्रयोगों के साथ रसद एवं नियोजन जैसी जटिल अनुकूलन समस्याओं को हल करने के लिये लागू किया जा सकता है।
• क्रिप्टोग्राफी और साइबर सुरक्षा: क्वांटम कंप्यूटिंग क्वांटम कुंजी वितरण के माध्यम से नए क्वांटम-प्रतिरोधी क्रिप्टोग्राफिक प्रोटोकॉल और सुरक्षित संचार चैनल विकसित करने के अवसर प्रदान करती है।

हालाँकि वे वर्तमान क्रिप्टोग्राफिक प्रणालियों के लिये एक महत्त्वपूर्ण संकट भी उत्पन्न करते हैं, क्योंकि वे RSA और अण्डाकार वक्र (Elliptic Curve) क्रिप्टोग्राफी जैसी व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली एन्क्रिप्शन विधियों को कुशलतापूर्वक विघटित कर सकते हैं।

निष्कर्ष:

यद्यपि क्वांटम कंप्यूटिंग अभी भी अपने प्रारंभिक अवस्था में है, तथापि त्रुटि सुधार और मापनीयता जैसी चुनौतियों पर काबू पाने के लिये अनुसंधान तथा विकास के प्रयास जारी हैं, इसमें क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों का उपयोग करके विभिन्न वैज्ञानिक क्षेत्रों में क्रांति लाने की अपार संभावनाएँ हैं।