பைத்தான் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்: க்யூபிட் கையாளுதல் அல்காரிதம்கள்

ஒரு கோட்பாட்டு கனவாக இருந்த குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங், வேகமாக ஒரு தெளிவான யதார்த்தமாக மாறி வருகிறது. பைத்தான், அதன் வளமான நூலகங்கள் மற்றும் பயன்பாட்டின் எளிமை காரணமாக, இந்த அற்புதமான துறையில் நுழையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் மற்றும் டெவலப்பர்களுக்கு பிடித்தமான மொழியாக மாறியுள்ளது. இந்த விரிவான வழிகாட்டி, பைத்தானைப் பயன்படுத்தி க்யூபிட் கையாளுதல் அல்காரிதம்களின் முக்கிய கருத்துக்களை ஆராய்கிறது, பல்வேறு பின்னணியில் உள்ள வாசகர்களுக்கு அணுகலை உறுதிசெய்ய தெளிவு, நடைமுறை மற்றும் உலகளாவிய கண்ணோட்டத்திற்கு முக்கியத்துவம் கொடுக்கிறது.

க்யூபிட்கள் என்றால் என்ன, அவற்றை ஏன் கையாள வேண்டும்?

0 அல்லது 1 ஐ மட்டும் குறிக்கும் கிளாசிக்கல் பிட்கள் போலல்லாமல், க்யூபிட்கள் குவாண்டம் இயக்கவியலின் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்தி ஒரே நேரத்தில் இரண்டு நிலைகளின் மேற்பொருந்துதலில் உள்ளன. இந்த மேற்பொருந்துதல், பின்னல் (க்யூபிட்கள் தொடர்புடையதாக மாறும் மற்றொரு குவாண்டம் நிகழ்வு) உடன் சேர்ந்து, மிக சக்திவாய்ந்த கிளாசிக்கல் கணினிகளுக்கு கூட கடினமான கணக்கீடுகளைச் செய்ய குவாண்டம் கணினிகளை அனுமதிக்கிறது.

க்யூபிட் கையாளுதல் என்பது ஒரு க்யூபிட்டின் நிலையை கட்டுப்படுத்தும் மற்றும் மாற்றியமைக்கும் செயல்முறையாகும். இது கிளாசிக்கல் பிட்களில் தர்க்க செயல்பாடுகளைச் செய்வதற்கு சமமானது, ஆனால் குவாண்டம் இயக்கவியலின் கூடுதல் சிக்கல் மற்றும் சக்தியுடன். குவாண்டம் வாயில்கள் எனப்படும் தொடர்ச்சியான செயல்பாடுகளை க்யூபிட்களில் பயன்படுத்துவதன் மூலம், நாம் தகவலை குறியாக்கம் செய்யலாம், கணக்கீடுகளைச் செய்யலாம், மேலும் இறுதியாக சிக்கலான சிக்கல்களைத் தீர்க்கலாம்.

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கான பைத்தான் நூலகங்கள்

பல பைத்தான் நூலகங்கள் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் மேம்பாட்டை எளிதாக்குகின்றன, அடிப்படை இயற்பியல் மற்றும் வன்பொருள் சிக்கல்களை மறைக்கின்றன. மிகவும் பிரபலமான இரண்டை இங்கே காணலாம்:

• கிஸ்கிட் (குவாண்டம் தகவல் அறிவியல் கருவிகள்): IBM ஆல் உருவாக்கப்பட்டது, கிஸ்கிட் என்பது குவாண்டம் கணினிகளுடன் பணிபுரிவதற்கான ஒரு விரிவான திறந்த மூல SDK ஆகும். இது குவாண்டம் சுற்றுகளை உருவாக்குவதற்கும், கையாளுவதற்கும், உருவகப்படுத்துவதற்கும் கருவிகளை வழங்குகிறது.
• சர்க்: Google ஆல் உருவாக்கப்பட்டது, சர்க் என்பது குறிப்பாக குறுகிய கால குவாண்டம் சாதனங்களுக்கான குவாண்டம் சுற்றுகளை எழுதுவதற்கும், கையாளுவதற்கும், மேம்படுத்துவதற்கும் வடிவமைக்கப்பட்ட மற்றொரு திறந்த மூல கட்டமைப்பாகும்.

இந்த நூலகங்கள் வெவ்வேறு அணுகுமுறைகளையும் பலங்களையும் வழங்குகின்றன, ஆனால் இரண்டும் பைத்தானில் குவாண்டம் அல்காரிதம்களை ஆராய்வதற்கும் செயல்படுத்துவதற்கும் மதிப்புமிக்கவை.

அடிப்படை குவாண்டம் வாயில்கள்

குவாண்டம் வாயில்கள் குவாண்டம் சுற்றுகளின் கட்டுமான தொகுதிகள் ஆகும். அவை யூனிட்டரி மாற்றங்கள் ஆகும், அவை க்யூபிட்களில் செயல்பட்டு அவற்றின் நிலையை மாற்றுகின்றன. சில அடிப்படை வாயில்களை ஆராய்வோம்:

1. ஹடமார்ட் வாயில் (H-வாயில்)

ஹடமார்ட் வாயில் மேற்பொருந்துதலை உருவாக்குவதில் மிக முக்கியமான வாயிலாகும். இது |0⟩ நிலையில் இருந்து |0⟩ மற்றும் |1⟩ இன் சமமான மேற்பொருந்துதலுக்கு ஒரு க்யூபிட்டை மாற்றுகிறது, மற்றும் இதேபோல் |1⟩ நிலையில் இருந்து |0⟩ மற்றும் -|1⟩ இன் சமமான மேற்பொருந்துதலுக்கு மாற்றுகிறது.

கணித பிரதிநிதித்துவம்:

ஹடமார்ட் வாயில் பின்வரும் அணியால் குறிப்பிடப்படுகிறது:

பைத்தான் செயல்படுத்தல் (கிஸ்கிட்):

from qiskit import QuantumCircuit, transpile, Aer, assemble
from qiskit.visualization import plot_histogram

# 1 க்யூபிட் மற்றும் 1 கிளாசிக்கல் பிட்டுடன் ஒரு குவாண்டம் சுற்றை உருவாக்குதல்
qc = QuantumCircuit(1, 1)

# க்யூபிட்டில் ஹடமார்ட் வாயிலை பயன்படுத்துதல்
qc.h(0)

# க்யூபிட்டை அளவிடுதல் மற்றும் முடிவை கிளாசிக்கல் பிட்டில் சேமித்தல்
qc.measure([0], [0])

# சுற்றை உருவகப்படுத்துதல்
simulator = Aer.get_backend('qasm_simulator')
compiled_circuit = transpile(qc, simulator)
job = simulator.run(compiled_circuit, shots=1024)
result = job.result()
counts = result.get_counts(qc)

print(counts)
plot_histogram(counts)

விளக்கம்:

• நாம் ஒரு `QuantumCircuit` பொருளை ஒரு க்யூபிட் மற்றும் ஒரு கிளாசிக்கல் பிட்டுடன் உருவாக்குகிறோம்.
• முதல் க்யூபிட்டில் (குறியீடு 0) `h()` முறையைப் பயன்படுத்துகிறோம், இது ஹடமார்ட் வாயிலைப் பயன்படுத்துகிறது.
• `measure()` ஐப் பயன்படுத்தி க்யூபிட்டை அளவிடுகிறோம் மற்றும் முடிவை கிளாசிக்கல் பிட்டில் சேமிக்கிறோம்.
• `qasm_simulator` பேக்எண்ட் ஐப் பயன்படுத்தி சுற்றை உருவகப்படுத்துகிறோம்.
• `counts` அகராதி பெறப்பட்ட ஒவ்வொரு முடிவுக்கும் (0 அல்லது 1) எத்தனை முறை பெறப்பட்டது என்பதைக் காட்டுகிறது. நீங்கள் 0 மற்றும் 1 இரண்டிற்கும் ஏறக்குறைய சமமான எண்ணிக்கையைப் பார்க்க வேண்டும், இது மேற்பொருந்துதலை நிரூபிக்கிறது.

பைத்தான் செயல்படுத்தல் (சர்க்):

import cirq

# ஒரு க்யூபிட்டை உருவாக்குதல்
qubit = cirq.GridQubit(0, 0)

# ஒரு சுற்றை உருவாக்குதல்
circuit = cirq.Circuit(
    cirq.H(qubit),
    cirq.measure(qubit, key='result')
)

# சுற்றை உருவகப்படுத்துதல்
simulator = cirq.Simulator()
result = simulator.run(circuit, repetitions=1024)

# முடிவுகளை அச்சிடுதல்
print(result.histogram(key='result'))

விளக்கம்:

• நமது க்யூபிட்டை பிரதிநிதித்துவப்படுத்த ஒரு `GridQubit` பொருளை உருவாக்குகிறோம்.
• ஒரு `Circuit` பொருளை உருவாக்கி, ஹடமார்ட் வாயில் (`cirq.H(qubit)`) மற்றும் ஒரு அளவீடு (`cirq.measure()`) ஆகியவற்றைச் சேர்க்கிறோம்.
• `cirq.Simulator()` ஐப் பயன்படுத்தி சுற்றை உருவகப்படுத்துகிறோம்.
• `result.histogram()` முறை பெறப்பட்ட ஒவ்வொரு முடிவுக்கும் எத்தனை முறை பெறப்பட்டது என்பதைக் காட்டும் அகராதியை வழங்குகிறது.

2. பவுலி வாயில்கள் (X, Y, Z)

பவுலி வாயில்கள் ப்ளோக் கோளத்தின் X, Y மற்றும் Z அச்சுகளில் சுழற்சிகளைச் செய்யும் அடிப்படை ஒற்றை-க்யூபிட் வாயில்கள் ஆகும்.

• X-வாயில் (பிட்-திருப்பம்): க்யூபிட்டின் நிலையை மாற்றுகிறது (0 ஆனது 1 ஆகவும், 1 ஆனது 0 ஆகவும் மாறும்). கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டிங்கில் NOT வாயிலுக்கு சமமானது.
• Y-வாயில்: Y அச்சில் ஒரு சுழற்சியைச் செய்கிறது.
• Z-வாயில் (கட்டம்-திருப்பம்): க்யூபிட் |1⟩ நிலையில் இருந்தால் அதன் கட்டத்தை மாற்றுகிறது.

கணித பிரதிநிதித்துவம்:

X-வாயில்:

Y-வாயில்:

Z-வாயில்:

பைத்தான் செயல்படுத்தல் (கிஸ்கிட்):

from qiskit import QuantumCircuit, transpile, Aer
from qiskit.visualization import plot_histogram

qc = QuantumCircuit(1, 1)

# X-வாயிலைப் பயன்படுத்துதல்
qc.x(0)

# H-வாயிலைப் பயன்படுத்துதல்
qc.h(0)

# Z-வாயிலைப் பயன்படுத்துதல்
qc.z(0)

# Y-வாயிலைப் பயன்படுத்துதல்
qc.y(0)

qc.measure([0], [0])

simulator = Aer.get_backend('qasm_simulator')
compiled_circuit = transpile(qc, simulator)
job = simulator.run(compiled_circuit, shots=1024)
result = job.result()
counts = result.get_counts(qc)
print(counts)
plot_histogram(counts)

பைத்தான் செயல்படுத்தல் (சர்க்):

import cirq

qubit = cirq.GridQubit(0, 0)

circuit = cirq.Circuit(
    cirq.X(qubit),
    cirq.H(qubit),
    cirq.Z(qubit),
    cirq.Y(qubit),
    cirq.measure(qubit, key='result')
)

simulator = cirq.Simulator()
result = simulator.run(circuit, repetitions=1024)
print(result.histogram(key='result'))

3. சினோட் வாயில் (கட்டுப்படுத்தப்பட்ட-NOT)

சினோட் வாயில் என்பது இரண்டு-க்யூபிட் வாயிலாகும், இது கட்டுப்பாட்டு க்யூபிட் |1⟩ நிலையில் இருந்தால் மட்டுமே இலக்கு க்யூபிட்டில் NOT செயல்பாட்டைச் செய்கிறது. க்யூபிட்களுக்கு இடையில் பின்னலை உருவாக்க இது முக்கியமானது.

கணித பிரதிநிதித்துவம்:

பைத்தான் செயல்படுத்தல் (கிஸ்கிட்):

from qiskit import QuantumCircuit, transpile, Aer
from qiskit.visualization import plot_histogram

qc = QuantumCircuit(2, 2)  # 2 க்யூபிட்கள், 2 கிளாசிக்கல் பிட்கள்

# முதல் க்யூபிட்டை |1> க்கு துவக்குதல்
qc.x(0)

# க்யூபிட் 0 ஐ கட்டுப்பாடாகவும், க்யூபிட் 1 ஐ இலக்காகவும் கொண்டு சினோட் வாயிலைப் பயன்படுத்துதல்
qc.cx(0, 1)

qc.measure([0, 1], [0, 1])

simulator = Aer.get_backend('qasm_simulator')
compiled_circuit = transpile(qc, simulator)
job = simulator.run(compiled_circuit, shots=1024)
result = job.result()
counts = result.get_counts(qc)
print(counts)
plot_histogram(counts)

விளக்கம்:

• நாம் இரண்டு க்யூபிட்கள் மற்றும் இரண்டு கிளாசிக்கல் பிட்களுடன் ஒரு குவாண்டம் சுற்றை உருவாக்குகிறோம்.
• X-வாயிலைப் பயன்படுத்தி முதல் க்யூபிட் (குறியீடு 0) ஐ |1⟩ நிலைக்கு துவக்குகிறோம்.
• க்யூபிட் 0 ஐ கட்டுப்பாட்டு க்யூபிட்டாகவும், க்யூபிட் 1 ஐ இலக்கு க்யூபிட்டாகவும் கொண்டு சினோட் வாயிலைப் பயன்படுத்துகிறோம். க்யூபிட் 0 |1⟩ ஆக இருந்தால், க்யூபிட் 1 மாற்றப்படும்.
• இரண்டு க்யூபிட்களையும் அளவிடுகிறோம். '11' க்கு எதிராக எண்ணிக்கை அதிகமாகச் சாய்ந்திருப்பதைக் காண்பீர்கள், இது இரண்டு க்யூபிட்களும் இப்போது |1⟩ நிலையில் உள்ளன என்பதைக் குறிக்கிறது, துவக்கப்பட்ட |10> நிலையின் மீது சினோட் செயல்பாடு செயல்படுவதால்.

பைத்தான் செயல்படுத்தல் (சர்க்):

import cirq

qubit0 = cirq.GridQubit(0, 0)
qubit1 = cirq.GridQubit(0, 1)

circuit = cirq.Circuit(
    cirq.X(qubit0),
    cirq.CNOT(qubit0, qubit1),
    cirq.measure(qubit0, key='q0'),
    cirq.measure(qubit1, key='q1')
)

simulator = cirq.Simulator()
result = simulator.run(circuit, repetitions=1024)
print(result.histogram(key='q0'))
print(result.histogram(key='q1'))

எளிய குவாண்டம் அல்காரிதம்களை உருவாக்குதல்

எளிய குவாண்டம் அல்காரிதம்களை உருவாக்க இந்த அடிப்படை வாயில்களை ஒருங்கிணைப்போம்.

1. பெல் நிலையை உருவாக்குதல்

பெல் நிலை என்பது இரண்டு க்யூபிட்களின் அதிகபட்சமாக பின்னப்பட்ட நிலையாகும். ஒரு பொதுவான பெல் நிலை (|00⟩ + |11⟩)/√2 ஆகும். இதை ஹடமார்ட் வாயில் மற்றும் சினோட் வாயிலைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கலாம்.

பைத்தான் செயல்படுத்தல் (கிஸ்கிட்):

from qiskit import QuantumCircuit, transpile, Aer
from qiskit.visualization import plot_histogram

qc = QuantumCircuit(2, 2)

# முதல் க்யூபிட்டில் ஹடமார்ட் வாயிலைப் பயன்படுத்துதல்
qc.h(0)

# க்யூபிட் 0 ஐ கட்டுப்பாடாகவும், க்யூபிட் 1 ஐ இலக்காகவும் கொண்டு சினோட் வாயிலைப் பயன்படுத்துதல்
qc.cx(0, 1)

qc.measure([0, 1], [0, 1])

simulator = Aer.get_backend('qasm_simulator')
compiled_circuit = transpile(qc, simulator)
job = simulator.run(compiled_circuit, shots=1024)
result = job.result()
counts = result.get_counts(qc)
print(counts)
plot_histogram(counts)

விளக்கம்: "00" மற்றும் "11" ஐச் சுற்றி எண்ணிக்கைகள் குவிந்திருப்பதைக் காண்பீர்கள், இது பின்னலைக் காட்டுகிறது. க்யூபிட்கள் தொடர்புடையவை; ஒன்று 0 ஆக அளவிடப்பட்டால், மற்றொன்றும் 0 ஆக இருக்கும், மற்றும் நேர்மாறாகவும்.

பைத்தான் செயல்படுத்தல் (சர்க்):

import cirq

qubit0 = cirq.GridQubit(0, 0)
qubit1 = cirq.GridQubit(0, 1)

circuit = cirq.Circuit(
    cirq.H(qubit0),
    cirq.CNOT(qubit0, qubit1),
    cirq.measure(qubit0, key='q0'),
    cirq.measure(qubit1, key='q1')
)

simulator = cirq.Simulator()
result = simulator.run(circuit, repetitions=1024)
print(result.histogram(key='q0'))
print(result.histogram(key='q1'))

2. குவாண்டம் டெலிபோர்டேஷன் (சுருக்கப்பட்டது)

குவாண்டம் டெலிபோர்டேஷன் என்பது ஒரு க்யூபிட்டின் நிலையை மற்றொன்றுக்கு மாற்ற அனுமதிக்கிறது, அவை தொலைவில் இருந்தாலும் கூட. இந்த சுருக்கப்பட்ட உதாரணம் அடிப்படை யோசனையை விளக்குகிறது.

கருத்தியல் படிகள்:

1. அலிஸ் (டெலிபோர்ட் செய்யப்பட வேண்டிய க்யூபிட்டை வைத்திருப்பவர்) மற்றும் பாப் இடையே ஒரு பின்னப்பட்ட ஜோடியை (பெல் நிலை) உருவாக்கவும்.
2. அலிஸ் அவரது க்யூபிட் (டெலிபோர்ட் செய்யப்பட வேண்டியது) மற்றும் அவரது பின்னப்பட்ட ஜோடியின் பாதி இடையே ஒரு சினோட் வாயிலைப் பயன்படுத்துகிறார்.
3. அலிஸ் அவரது க்யூபிட்டில் ஒரு ஹடமார்ட் வாயிலைப் பயன்படுத்துகிறார்.
4. அலிஸ் அவரது இரண்டு க்யூபிட்களையும் அளவிட்டு முடிவுகளை (இரண்டு கிளாசிக்கல் பிட்கள்) பாப்பிற்கு அனுப்புகிறார்.
5. பாப், அவர் பெறும் கிளாசிக்கல் பிட்களின் அடிப்படையில், பின்னப்பட்ட ஜோடியின் அவரது பாதியில் X அல்லது Z வாயில்களை (அல்லது இரண்டும், அல்லது எதுவும் இல்லை) பயன்படுத்துவதன் மூலம் அலிஸின் க்யூபிட்டின் அசல் நிலையை மீட்டெடுக்கிறார்.

பைத்தான் செயல்படுத்தல் (கிஸ்கிட்):

from qiskit import QuantumCircuit, transpile, Aer, ClassicalRegister, QuantumRegister
from qiskit.visualization import plot_histogram
import numpy as np

# பதிவேடுகளை உருவாக்குதல்: qreg (3 க்யூபிட்கள்), creg (3 கிளாசிக்கல் பிட்கள்)
qreg = QuantumRegister(3, 'q')
creg = ClassicalRegister(3, 'c')
qc = QuantumCircuit(qreg, creg)

# டெலிபோர்ட் செய்யப்பட வேண்டிய க்யூபிட்டிற்கான (க்யூபிட் 0) சீரற்ற நிலையை உருவாக்குதல்
theta = np.random.rand() * 2 * np.pi
qc.rx(theta, 0)  # க்யூபிட் 0 ஐ சீரற்ற கோணத்தில் x-அச்சில் சுழற்றுதல்
qc.barrier()

# க்யூபிட்கள் 1 மற்றும் 2 இடையே பின்னப்பட்ட ஜோடியை உருவாக்குதல்
qc.h(1)
qc.cx(1, 2)
qc.barrier()

# அலிஸின் செயல்பாடுகள்
qc.cx(0, 1)
qc.h(0)
qc.barrier()

# அலிஸால் அளவீடு
qc.measure([0, 1], [0, 1])
qc.barrier()

# பாப்பின் செயல்பாடுகள் அலிஸின் அளவீடுகளின் அடிப்படையில்
qc.cx(1, 2)
qc.cz(0, 2)
qc.barrier()

# பாப்பின் க்யூபிட்டை (க்யூபிட் 2) அளவிடுதல்
qc.measure([2], [2])

# சுற்றை உருவகப்படுத்துதல்
simulator = Aer.get_backend('qasm_simulator')
compiled_circuit = transpile(qc, simulator)
job = simulator.run(compiled_circuit, shots=1024)
result = job.result()
counts = result.get_counts(qc)
print(counts)
# முடிவுகள் க்யூபிட் 2 இன் இறுதி நிலையைக் காட்டுகின்றன.  இது க்யூபிட் 0 இன் சீரற்ற துவக்கப்பட்ட நிலையைப் போலவே இருக்க வேண்டும்.

# முடிவுகளை பகுப்பாய்வு செய்தல் (இது ஒரு மேம்பட்ட தலைப்பு மற்றும் அடிப்படை புரிதலுக்கு அவசியமில்லை)
# ஒரு உண்மையான டெலிபோர்டேஷன் சோதனையில், வெற்றிகரமான டெலிபோர்டேஷனை சரிபார்க்க க்யூபிட் 2 இன் நிலையை க்யூபிட் 0 இன் அசல் நிலையுடன் ஒப்பிடுவீர்கள்.
# எளிமைக்காக, நாங்கள் எண்ணிக்கைகளை மட்டுமே அச்சிடுகிறோம்.

விளக்கம்: இது பல க்யூபிட்கள் மற்றும் கிளாசிக்கல் பிட்களை உள்ளடக்கிய ஒரு சிக்கலான உதாரணம். நாம் டெலிபோர்ட் செய்ய விரும்பும் க்யூபிட்டிற்கு ஒரு சீரற்ற நிலையை துவக்குகிறோம். பின்னர் ஒரு பின்னப்பட்ட ஜோடியை உருவாக்கி, தொடர்ச்சியான வாயில்கள் மற்றும் அளவீடுகளைச் செய்கிறோம். பாப்பின் செயல்பாடுகள் (சினோட் மற்றும் சிஇசட்) அலிஸின் அளவீட்டு முடிவுகளைப் பொறுத்தது. பாப்பின் க்யூபிட்டில் (க்யூபிட் 2) இறுதி அளவீடு க்யூபிட் 0 இன் அசல் நிலையை வெளிப்படுத்த வேண்டும். இது ஒரு சுருக்கப்பட்ட உருவகப்படுத்துதல் என்பதைக் கவனியுங்கள்; உண்மையான குவாண்டம் டெலிபோர்டேஷன் சிக்கலான பிழை திருத்தம் மற்றும் அளவுத்திருத்தத்தை உள்ளடக்கியது.

பைத்தான் செயல்படுத்தல் (சர்க்):

import cirq
import numpy as np

# க்யூபிட்களை வரையறுத்தல்
q0, q1, q2 = [cirq.GridQubit(i, 0) for i in range(3)]

# ஒரு சுற்றை உருவாக்குதல்
circuit = cirq.Circuit()

# q0 க்கான சீரற்ற ஆரம்ப நிலையை தயார் செய்தல்
theta = np.random.rand() * 2 * np.pi
circuit.append(cirq.rx(theta)(q0))

# q1 மற்றும் q2 இடையே ஒரு பின்னப்பட்ட ஜோடியை உருவாக்குதல்
circuit.append([cirq.H(q1), cirq.CNOT(q1, q2)])

# அலிஸின் பகுதி (q0 மற்றும் q1 இல் செயல்படுகிறது)
circuit.append([cirq.CNOT(q0, q1), cirq.H(q0)])

# அலிஸின் க்யூபிட்களை அளவிடுதல்
circuit.append(cirq.measure(q0, key='a0'))
circuit.append(cirq.measure(q1, key='a1'))

# பாப்பின் பகுதி (q2 இல் செயல்படுகிறது), அலிஸின் அளவீடுகளைப் பொறுத்து
def bob_gates(a0, a1):
    gates = []
    if a1:
        gates.append(cirq.X(q2))
    if a0:
        gates.append(cirq.Z(q2))
    return gates

# நிபந்தனைக்குட்பட்ட வாயில்களின் பயன்பாடு (இது சர்க் இல் மிகவும் சிக்கலான உருவகப்படுத்துதல் அமைப்பைக் கோருகிறது)
# ஒரு சுருக்கப்பட்ட விளக்கத்திற்காக, நிபந்தனைக்குட்பட்ட வாயில்களைத் தவிர்த்து, q2 ஐ அளவிடுவோம்
# ஒரு உண்மையான செயலாக்கத்தில், a0 மற்றும் a1 இன் அளவிடப்பட்ட மதிப்புகளின் அடிப்படையில் வாயில்களைப் பயன்படுத்துவீர்கள்

# பாப்பின் க்யூபிட்டை அளவிடுதல்
circuit.append(cirq.measure(q2, key='b2'))

# சுற்றை உருவகப்படுத்துதல்
simulator = cirq.Simulator()
result = simulator.run(circuit, repetitions=1024)

print(result.histogram(key='b2'))
# முடிவுகளை பகுப்பாய்வு செய்வதற்கு q0 (theta) இல் பயன்படுத்தப்பட்ட ஆரம்ப சுழற்சியுடன் q2 (b2) இன் அளவீட்டின் புள்ளிவிவரங்களை ஒப்பிடுவது அவசியம்.
# இந்த சுருக்கப்பட்ட உதாரணத்தில், சர்க் செயல்படுத்தலை எளிதாகப் புரிந்துகொள்ள நிபந்தனைக்குட்பட்ட வாயில்களைத் தவிர்க்கிறோம்.

மேம்பட்ட க்யூபிட் கையாளுதல் நுட்பங்கள்

இந்த அடிப்படை வாயில்களுக்கு அப்பால், க்யூபிட்களைக் கையாள மேலும் மேம்பட்ட நுட்பங்கள் உள்ளன:

• குவாண்டம் ஃபோரியர் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் (QFT): கிளாசிக்கல் தனித்தனி ஃபோரியர் டிரான்ஸ்ஃபார்மின் குவாண்டம் ஒப்புமை, ஷோரின் அல்காரிதம் (பெரிய எண்களை காரணிப்படுத்த) உட்பட பல குவாண்டம் அல்காரிதம்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• கட்டம் மதிப்பீட்டு அல்காரிதம்: யூனிட்டரி ஆபரேட்டர்களின் ஐகன் மதிப்புகளை மதிப்பிடுவதற்குப் பயன்படுகிறது, இது குவாண்டம் உருவகப்படுத்துதல்கள் மற்றும் மேம்படுத்தல் அல்காரிதம்களுக்கு முக்கியமானது.
• மாறுபட்ட குவாண்டம் ஐகன் மதிப்பு தீர்வு (VQE): மூலக்கூறுகள் மற்றும் பொருட்களின் அடித்தள ஆற்றல் ஆற்றலைக் கண்டறியப் பயன்படும் ஒரு கலப்பின குவாண்டம்-கிளாசிக்கல் அல்காரிதம்.

இந்த மேம்பட்ட நுட்பங்கள் நாம் விவாதித்த அடிப்படை வாயில்களை அடிப்படையாகக் கொண்டவை மற்றும் குவாண்டம் இயக்கவியல் மற்றும் நேரியல் இயற்கணிதத்தில் ஆழமான புரிதலைக் கோருகின்றன.

க்யூபிட் கையாளுதல் அல்காரிதம்களின் பயன்பாடுகள்

க்யூபிட் கையாளுதல் அல்காரிதம்கள் பல்வேறு துறைகளில் புரட்சியை ஏற்படுத்தக்கூடிய ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன:

• குறியாக்கவியல்: தற்போதுள்ள குறியாக்க அல்காரிதம்களை உடைத்தல் (ஷோரின் அல்காரிதம்) மற்றும் புதிய, குவாண்டம்-எதிர்ப்பு குறியாக்கத்தை உருவாக்குதல்.
• மருந்து கண்டுபிடிப்பு மற்றும் பொருள் அறிவியல்: புதிய மருந்துகள் மற்றும் குறிப்பிட்ட பண்புகளைக் கொண்ட பொருட்களை வடிவமைக்க, குவாண்டம் மட்டத்தில் மூலக்கூறுகள் மற்றும் பொருட்களின் நடத்தையை உருவகப்படுத்துதல்.
• மேம்படுத்தல்: லாஜிஸ்டிக்ஸ், நிதி மற்றும் இயந்திர கற்றல் ஆகியவற்றில் காணப்படும் சிக்கலான மேம்படுத்தல் சிக்கல்களைத் தீர்ப்பது.
• இயந்திர கற்றல்: குறிப்பிட்ட பணிகளில் கிளாசிக்கல் அல்காரிதம்களை விட சிறப்பாகச் செயல்படக்கூடிய புதிய குவாண்டம் இயந்திர கற்றல் அல்காரிதம்களை உருவாக்குதல்.

சவால்கள் மற்றும் எதிர்கால திசைகள்

அபாரமான ஆற்றல் இருந்தபோதிலும், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் குறிப்பிடத்தக்க சவால்களை எதிர்கொள்கிறது:

• சிதைவு: க்யூபிட்கள் அவற்றின் சூழலுக்கு மிகவும் உணர்திறன் உடையவை, மேலும் அவற்றின் குவாண்டம் நிலைகள் இரைச்சல் மற்றும் தொடர்புகளால் எளிதில் சீர்குலைக்கப்படலாம், இது கணக்கீடுகளில் பிழைகளுக்கு வழிவகுக்கும்.
• அளவிடுதல்: நிஜ-உலக சிக்கல்களைத் தீர்க்க போதுமான க்யூபிட்களைக் கொண்ட பெரிய அளவிலான குவாண்டம் கணினிகளைக் கட்டுவது ஒரு பெரிய பொறியியல் சவாலாகும்.
• பிழை திருத்தம்: சிதைவிலிருந்து க்யூபிட்களைப் பாதுகாக்க பயனுள்ள குவாண்டம் பிழை திருத்தக் குறியீடுகளை உருவாக்குவது, பிழை-தாங்குதிறன் கொண்ட குவாண்டம் கணினிகளைக் கட்டுவதற்கு முக்கியமானது.

இந்த சவால்களை எதிர்கொள்ள ஆராய்ச்சி நடந்து வருகிறது, இது மிகவும் வலுவான க்யூபிட்களை உருவாக்குவதற்கும், பிழை திருத்த நுட்பங்களை மேம்படுத்துவதற்கும், புதிய குவாண்டம் அல்காரிதம்களை ஆராய்வதற்கும் கவனம் செலுத்துகிறது.

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கில் உலகளாவிய ஒத்துழைப்பு

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் ஒரு உலகளாவிய முயற்சியாகும், இதில் பல்வேறு நாடுகள் மற்றும் கலாச்சாரங்களில் இருந்து வரும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் மற்றும் டெவலப்பர்கள் இந்தத் துறையை முன்னேற்ற ஒத்துழைக்கின்றனர். சர்வதேச ஒத்துழைப்புகள், திறந்த மூல முயற்சிகள் மற்றும் பகிரப்பட்ட அறிவு குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சியை விரைவுபடுத்துவதற்கு அவசியம்.

உலகளாவிய ஒத்துழைப்பின் எடுத்துக்காட்டுகள்:

• குவாண்டம் கொடி (ஐரோப்பிய யூனியன்): ஐரோப்பா முழுவதும் குவாண்டம் தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியை ஊக்குவிக்கும் ஒரு பெரிய அளவிலான ஆராய்ச்சி முயற்சி.
• குவாண்டம் பொருளாதார வளர்ச்சி கூட்டமைப்பு (QED-C): குவாண்டம் தொழில்துறையை முன்னேற்ற பணியாற்றும் தொழில், கல்வி மற்றும் அரசாங்க பங்குதாரர்களின் உலகளாவிய கூட்டமைப்பு.
• திறந்த மூல குவாண்டம் மென்பொருள் திட்டங்கள் (கிஸ்கிட், சர்க், பென்னிலேன்): இந்த திட்டங்கள் உலகளாவிய பங்களிப்பாளர்களால் இயக்கப்படுகின்றன, அவர்கள் குறியீடு, ஆவணங்கள் மற்றும் பயிற்சிகளுக்கு பங்களிக்கின்றனர்.

முடிவுரை

க்யூபிட் கையாளுதல் அல்காரிதம்கள் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் அடித்தளமாகும். இந்த அடிப்படை கருத்துக்களை மாஸ்டர் செய்வதன் மூலமும், கிஸ்கிட் மற்றும் சர்க் போன்ற பைத்தான் நூலகங்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும், நீங்கள் இந்த மாற்றத்தக்க தொழில்நுட்பத்தின் அற்புதமான சாத்தியக்கூறுகளை ஆராயத் தொடங்கலாம். குறிப்பிடத்தக்க சவால்கள் இருந்தாலும், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கில் விரைவான முன்னேற்றம், உலகளாவிய ஒத்துழைப்பு மற்றும் திறந்த மூல கண்டுபிடிப்புகளுடன் இணைந்து, தற்போது நம் எல்லைக்கு அப்பாற்பட்ட சிக்கல்களைத் தீர்க்கும் குவாண்டம் கணினிகளின் எதிர்காலத்தை உறுதியளிக்கிறது.

செயல்படுத்தக்கூடிய நுண்ணறிவுகள்:

• அடிப்படைகளுடன் தொடங்குங்கள்: அடிப்படை குவாண்டம் வாயில்கள் மற்றும் அவற்றின் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வதில் கவனம் செலுத்துங்கள்.
• பைத்தான் நூலகங்களை ஆராயுங்கள்: குவாண்டம் சுற்றுகளைச் செயல்படுத்தவும் உருவகப்படுத்தவும் கிஸ்கிட் மற்றும் சர்க் உடன் பரிசோதனை செய்யுங்கள்.
• சமூகத்தில் சேரவும்: ஆன்லைன் மன்றங்களில் ஈடுபடுங்கள், மாநாடுகளில் கலந்து கொள்ளுங்கள், மற்றும் பிற குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் ஆர்வலர்களிடமிருந்து கற்றுக்கொள்ளவும் அவர்களுடன் ஒத்துழைக்கவும் திறந்த மூல திட்டங்களுக்கு பங்களிக்கவும்.
• புதுப்பித்த நிலையில் இருங்கள்: குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் துறை வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது, எனவே சமீபத்திய ஆராய்ச்சி மற்றும் முன்னேற்றங்கள் குறித்து புதுப்பித்த நிலையில் இருங்கள்.

இந்த வழிகாட்டி பைத்தான் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் உலகில் உங்கள் பயணத்திற்கான தொடக்கப் புள்ளியை வழங்குகிறது. சவாலை ஏற்றுக்கொள்ளுங்கள், சாத்தியக்கூறுகளை ஆராயுங்கள், மேலும் இந்த அற்புதமான தொழில்நுட்பத்தின் எதிர்காலத்தை வடிவமைக்க பங்களிக்கவும்.