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एक छात्र की भौतिकी परियोजना क्वांटम कंप्यूटरों को दो बार विश्वसनीय बना सकती है

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क्वांटम कंप्यूटिंग कोड में एक छात्र का ट्विस्ट अमेज़ॅन के क्वांटम कंप्यूटिंग प्रोग्राम के हित को देखते हुए, त्रुटियों को पकड़ने की क्षमता को दोगुना कर सकता है।

नए कोड का उपयोग क्वांटम कंप्यूटरों के निर्माण के लिए किया जा सकता है जो बिजली की तेजी से प्रसंस्करण समय के वादों के साथ रहते हैं और पारंपरिक कंप्यूटरों की तुलना में अधिक जटिल समस्याओं को हल करने की क्षमता को संभाल सकते हैं। अब तक, केवल दो कंप्यूटर “क्वांटम वर्चस्व” तक पहुँच गए हैं या सबसे तेज सुपर कंप्यूटर की तुलना में तेजी से एक क्वांटम गणना को पूरा करने की क्षमता। लेकिन उन कंप्यूटरों में से कोई भी त्रुटि सुधार कोड का उपयोग नहीं करता है जो व्यापक अध्ययन, विश्वसनीय उपयोग के लिए क्वांटम कंप्यूटिंग को स्केल करने के लिए आवश्यक होगा, नए अध्ययन के शोधकर्ताओं ने कहा।

नियमित कंप्यूटिंग “बिट्स” पर निर्भर करता है, जो स्विच की तरह होते हैं जो “चालू” या “बंद” स्थिति के बीच टॉगल कर सकते हैं। बिट्स की स्थिति जानकारी को एन्कोड करती है। क्वांटम कंप्यूटिंग इस तथ्य का लाभ उठाकर जटिलता की एक परत जोड़ता है कि बहुत कम, बहुत छोटे पैमाने पर, भौतिक गुण अजीब हो जाते हैं: क्यूबिट्स, बिट्स के क्वांटम संस्करण, एक ही समय में और बंद हो सकते हैं, एक राज्य जिसे सुपरपोजिशन कहा जाता है। क्यूबिट्स भी उलझ सकते हैं, जिसका अर्थ है कि भले ही वे शारीरिक रूप से संपर्क में न हों, एक की स्थिति दूसरे की स्थिति को प्रभावित करती है। इसका मतलब यह है कि क्वांटम कंप्यूटर इन अजीब क्वांटम राज्यों में जानकारी संग्रहीत करके अधिक जटिल तरीकों से जानकारी को एन्कोड कर सकते हैं। क्यूबिट्स को कई अलग-अलग प्रकार के क्वांटम कणों से बनाया जा सकता है, और सूचनाओं को क्वाइबेट्स के एक नेटवर्क में एन्कोड किया जा सकता है, ताकि एक ही क्वाइब को नुकसान की जानकारी नष्ट न हो।

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त्रुटि प्रवण

हालांकि एक पकड़ है। Qubits पर्यावरण व्यवधान के प्रति संवेदनशील हैं, और इसलिए वे त्रुटि के लिए प्रवण हैं। ये त्रुटियां क्वांटम कंप्यूटिंग की दक्षता को सीमित करती हैं, जो एक कारण है कि यह क्षेत्र अभी भी शैशवावस्था में है, अध्ययन के प्रमुख लेखक पाब्लो बोनिला अतासाइड्स, सिडनी विश्वविद्यालय में एक स्नातक छात्र हैं। एक बयान में कहा। बोनिला ने अपने दूसरे वर्ष के भौतिकी परियोजना के हिस्से के रूप में नए कोड का विकास किया। Google, IBM और अन्य शैक्षणिक और उद्योग समूह क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए काम कर रहे हैं, लेकिन वे इस प्रकार प्रायोगिक हैं।

“हम वास्तव में केवल काम कर रहे हैं कि क्वांटम कंप्यूटर के टुकड़ों को इस तरह से एक साथ कैसे रखा जाए कि अगर वे गलत हो जाएं – और वे गलत हो जा रहे हैं – – क्वांटम कंप्यूटर अभी भी अंत में बाहर काम करेगा”, बेंजामिन ब्राउन, एक अध्ययन के सह-लेखक और क्वांटम भौतिक विज्ञानी सिडनी विश्वविद्यालय में।

बोनिला और ब्राउन ने, अपने सहयोगियों के साथ, क्वांटम कंप्यूटर को अविश्वसनीय बनाने वाली त्रुटियों को ठीक करने के लिए एक कोडिंग ट्विक बाहर निकाला। ब्राउन ने लाइव साइंस को बताया कि एक विशेष कोड में त्रुटियों को ठीक किया जाता है जो कि अन्य प्रकार के अधिक सामान्य ज्ञात हैं।

एक शास्त्रीय, गैर-क्वांटम कंप्यूटर में, बिट्स 0s और 1s की एक श्रृंखला के साथ जानकारी को सांकेतिक शब्दों में बदलना। इस प्रणाली में होने वाली एकमात्र प्रकार की त्रुटि “बिट फ्लिप” त्रुटि है, जिसमें 1 1 0 या इसके विपरीत में बदल जाता है। पारंपरिक कंप्यूटिंग में ये त्रुटियां काफी दुर्लभ हैं।

बिट फ्लिप त्रुटियां क्वांटम कंप्यूटिंग में भी होती हैं। लेकिन चूँकि परम्परागत बिट्स की तुलना में क्वैबिट अधिक जटिल होते हैं, उनमें अधिक जटिल त्रुटियाँ भी हो सकती हैं। क्वांटम कंप्यूटिंग में त्रुटि का एक और सामान्य प्रकार है, त्रुटि देने वाली त्रुटि। इस मामले में, सूचना का मान सकारात्मक से नकारात्मक या इसके विपरीत स्विच होता है। ब्राउन ने कहा कि 0s और 1s (हालांकि क्वांटम सिस्टम पारंपरिक कंप्यूटरों की तरह द्विआधारी नहीं हैं) के साथ चिपके हुए, यह एक सकारात्मक 1 की तरह होगा। 1. ये त्रुटियां बहुत सारे विभिन्न भौतिक कारणों से हो सकती हैं, ब्राउन ने कहा। क्यूबिट्स अपने कोणीय गति, या स्पिन को बदल सकते हैं। वे एक दूसरे से असंतुष्ट हो सकते हैं, या अनजाने में बाहरी दुनिया से उलझ सकते हैं। कारण जो भी हो, परिणाम जानकारी का नुकसान है।

ब्राउन ने कहा, “अगर कुछ बिट्स राज्य से अलग होना शुरू हो जाते हैं, तो आप इसे गलत जवाब देंगे।”

क्वांटम गलतियों को ठीक करना

बोनिला ने बयान में कहा कि नया कोड पिछले त्रुटि सुधार कोड की तुलना में त्रुटि को दोगुना कर देता है। शोधकर्ताओं ने इसे आश्चर्यजनक रूप से सरल तरीके से हासिल किया: उन्होंने सिस्टम में हर दूसरे क्वाइबिट पर निर्देशांक को घुमाया। यदि प्रत्येक qubit एक गोले थे, और qubit में एन्कोडेड प्रत्येक जानकारी उस गोले पर एक बिंदु थी, तो कोड आधा गोलाकार घूमेगा ताकि नीचे के रूप में परिभाषित किया गया और ऊपर नीचे के रूप में परिभाषित किया गया। यह संरचना बिट फ्लिप त्रुटियों से सुरक्षा बनाए रखते हुए जानकारी को त्रुटियों को हटाने से बचाता है।

ब्राउन ने कहा कि शोधकर्ता अब येल विश्वविद्यालय और अमेज़ॅन वेब सेवाओं के वैज्ञानिकों के साथ सहयोग कर रहे हैं जो इस प्रकार के कोड के साथ अच्छी तरह से काम कर रहे हैं।

“हम इसे आगे बढ़ाने के लिए वास्तव में एक क्वांटम कंप्यूटर बनाने में मदद करने की उम्मीद कर रहे हैं,” उन्होंने कहा।

शोधकर्ताओं ने जर्नल में 12 अप्रैल को अपने नए अध्ययन का वर्णन किया प्रकृति संचार

मूल रूप से लाइव साइंस पर प्रकाशित।

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