தமிழ்

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் அடிப்படைகள், தொழில்துறைகளில் அதன் சாத்தியமான தாக்கம் மற்றும் வரவிருக்கும் சவால்களை ஆராயுங்கள். குபிட்கள், சூப்பர்பொசிஷன், என்டாங்கிள்மென்ட் மற்றும் குவாண்டம் அல்காரிதம்கள் பற்றி அறிக.

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் அடிப்படைகள்: கணினித்துறையின் எதிர்காலத்தைப் புரிந்துகொள்ளுதல்

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் என்பது கணினித் துறையில் ஒரு பெரும் மாற்றத்தைக் குறிக்கிறது, இது நவீன கணினிகளுக்கு அடிப்படையாக இருக்கும் கிளாசிக்கல் பிட்களைத் தாண்டி, குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்துகிறது. இன்னும் அதன் ஆரம்ப கட்டத்தில் இருந்தாலும், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் மருத்துவம் மற்றும் பொருள் அறிவியல் முதல் நிதி மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு வரை பல தொழில்துறைகளில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும் திறனைக் கொண்டுள்ளது. இந்த வலைப்பதிவு இடுகை குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் அடிப்படைக் கருத்துக்கள், அதன் சாத்தியமான பயன்பாடுகள் மற்றும் இந்த தொழில்நுட்பத்தை நனவாக்குவதில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் எதிர்கொள்ளும் சவால்கள் பற்றிய விரிவான கண்ணோட்டத்தை வழங்குகிறது.

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் என்றால் என்ன?

கிளாசிக்கல் கணினிகள் தகவல்களை பிட்களாகச் சேமிக்கின்றன, அவை 0 அல்லது 1 ஆக இருக்கலாம். மறுபுறம், குவாண்டம் கணினிகள் குபிட்களை (குவாண்டம் பிட்கள்) பயன்படுத்துகின்றன. குபிட்கள் சூப்பர்பொசிஷன் மற்றும் என்டாங்கிள்மென்ட் போன்ற குவாண்டம் மெக்கானிக்கல் நிகழ்வுகளைப் பயன்படுத்தி, கிளாசிக்கல் கணினிகளால் அடிப்படையில் சாத்தியமில்லாத வழிகளில் கணக்கீடுகளைச் செய்கின்றன.

சூப்பர்பொசிஷன்: ஒரே நேரத்தில் பல நிலைகளில் இருத்தல்

சூப்பர்பொசிஷன் ஒரு குபிட்டை ஒரே நேரத்தில் 0 மற்றும் 1 ஆகிய இரண்டின் கலவையிலும் இருக்க அனுமதிக்கிறது. காற்றில் சுழலும் ஒரு நாணயத்தை கற்பனை செய்து பாருங்கள் - அது தரையில் விழும் வரை தலை அல்லது பூ இல்லை. இதேபோல், சூப்பர்பொசிஷனில் உள்ள ஒரு குபிட் 0 மற்றும் 1 ஆகிய இரண்டின் நிகழ்தகவு நிலையில் உள்ளது. இது குவாண்டம் கணினிகளை ஒரே நேரத்தில் ஏராளமான சாத்தியக்கூறுகளை ஆராய அனுமதிக்கிறது, இது சில வகையான கணக்கீடுகளுக்கு அதிவேகத்தை அளிக்கிறது.

உதாரணம்: ஒரு மூலக்கூறின் நடத்தையை உருவகப்படுத்துவதைக் கவனியுங்கள். ஒரு கிளாசிக்கல் கணினி ஒவ்வொரு சாத்தியமான உள்ளமைவையும் தனித்தனியாக சோதிக்க வேண்டும். ஒரு குவாண்டம் கணினி, சூப்பர்பொசிஷனைப் பயன்படுத்தி, அனைத்து உள்ளமைவுகளையும் ஒரே நேரத்தில் ஆராய முடியும், இது உகந்த உள்ளமைவை மிக வேகமாக கண்டறிய உதவுகிறது. இது மருந்து கண்டுபிடிப்பு மற்றும் பொருள் அறிவியலில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கங்களை ஏற்படுத்துகிறது.

என்டாங்கிள்மென்ட்: தொலைவில் நடக்கும் விசித்திரமான செயல்

என்டாங்கிள்மென்ட் என்பது ஒரு விசித்திரமான நிகழ்வு, இதில் இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட குபிட்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைக்கப்படுகின்றன, இதனால் ஒரு குபிட்டின் நிலை மற்றொன்றின் நிலையை உடனடியாக பாதிக்கிறது, அவற்றுக்கிடையேயான தூரத்தைப் பொருட்படுத்தாமல். ஐன்ஸ்டீன் இதை "தொலைவில் நடக்கும் விசித்திரமான செயல்" என்று பிரபலமாக அழைத்தார்.

உதாரணம்: இரண்டு என்டாங்கிள் செய்யப்பட்ட குபிட்களை கற்பனை செய்து பாருங்கள். ஒரு குபிட்டின் நிலையை நீங்கள் அளந்து அது 0 என்று கண்டறிந்தால், மற்ற குபிட் 1 என்ற நிலையில் இருக்கும் என்பதை நீங்கள் உடனடியாக அறிவீர்கள், அவை ஒளி ஆண்டுகள் தொலைவில் இருந்தாலும் கூட. இந்த ஒன்றோடொன்று இணைப்பு சில குவாண்டம் அல்காரிதம்கள் மற்றும் குவாண்டம் தொடர்பு நெறிமுறைகளுக்கு முக்கியமானது.

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் முக்கிய கருத்துக்கள்

குபிட்கள் மற்றும் பிட்கள்

கிளாசிக்கல் மற்றும் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கு இடையிலான அடிப்படை வேறுபாடு தகவலின் அலகில் உள்ளது: பிட் மற்றும் குபிட். ஒரு பிட் 0 அல்லது 1 ஆக மட்டுமே இருக்க முடியும், அதேசமயம் ஒரு குபிட் ஒரே நேரத்தில் இரண்டு நிலைகளின் சூப்பர்பொசிஷனிலும் இருக்கலாம். இந்த சிறிய வேறுபாடு சில சிக்கல்களுக்கு மிகப்பெரிய கணினி நன்மைகளுக்கு வழிவகுக்கிறது.

ஒப்புமை: ஒரு லைட் சுவிட்சை (பிட்) நினைத்துப் பாருங்கள், அது ON (1) அல்லது OFF (0) ஆக இருக்கலாம். மறுபுறம், ஒரு குபிட் என்பது ஒரே நேரத்தில் ON மற்றும் OFF கலவையில் இருக்கக்கூடிய ஒரு டிம்மர் சுவிட்ச் போன்றது.

குவாண்டம் கேட்கேட்

கிளாசிக்கல் கணினிகள் லாஜிக் கேட்கேட்களை (AND, OR, NOT) பிட்களைக் கையாளப் பயன்படுத்துவது போலவே, குவாண்டம் கணினிகள் குவாண்டம் கேட்கேட்களை குபிட்களைக் கையாளப் பயன்படுத்துகின்றன. குவாண்டம் கேட்கேட்கள் என்பது ஒரு குபிட் அல்லது ஒரு குழு குபிட்களின் நிலையை மாற்றும் கணித செயல்பாடுகள் ஆகும். ஹாடமார்ட் கேட்கேட், இது ஒரு குபிட்டை சூப்பர்பொசிஷனில் வைக்கிறது, மற்றும் CNOT கேட்கேட், இது குபிட்களுக்கு இடையில் என்டாங்கிள்மென்ட்டை உருவாக்குகிறது, ஆகியவை எடுத்துக்காட்டுகளாகும்.

குவாண்டம் அல்காரிதம்கள்

குவாண்டம் அல்காரிதம்கள் என்பவை குறிப்பிட்ட கணினிச் சிக்கல்களைத் தீர்க்க வடிவமைக்கப்பட்ட குவாண்டம் கேட்கேட்களின் குறிப்பிட்ட வரிசைகளாகும். இரண்டு மிகவும் பிரபலமான குவாண்டம் அல்காரிதம்கள்:

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் சாத்தியமான பயன்பாடுகள்

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் சாத்தியமான பயன்பாடுகள் பரந்தவை மற்றும் பல தொழில்களில் பரவியுள்ளன:

மருந்து கண்டுபிடிப்பு மற்றும் பொருள் அறிவியல்

குவாண்டம் கணினிகள் மூலக்கூறுகள் மற்றும் பொருட்களின் நடத்தையை முன்னோடியில்லாத துல்லியத்துடன் உருவகப்படுத்த முடியும். இது புதிய மருந்துகளின் கண்டுபிடிப்பை விரைவுபடுத்தலாம், குறிப்பிட்ட பண்புகளுடன் புதிய பொருட்களை வடிவமைக்கலாம் மற்றும் இரசாயன செயல்முறைகளை மேம்படுத்தலாம். எடுத்துக்காட்டாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் கார்பன் பிடிப்புக்கு ஒரு புதிய வினையூக்கியை வடிவமைக்க அல்லது புற்றுநோய் சிகிச்சைக்கு மிகவும் பயனுள்ள மருந்தை உருவாக்க குவாண்டம் உருவகப்படுத்துதல்களைப் பயன்படுத்தலாம்.

உலகளாவிய உதாரணம்: சுவிட்சர்லாந்தில் உள்ள மருந்து நிறுவனங்கள் அல்சைமர் நோய்க்கான சாத்தியமான மருந்து வேட்பாளர்களை அடையாளம் காண குவாண்டம் உருவகப்படுத்துதல்களை ஆராய்ந்து வருகின்றன. அதே நேரத்தில், ஜப்பானில் உள்ள ஆராய்ச்சி குழுக்கள் மேம்பட்ட ஆற்றல் அடர்த்தியுடன் கூடிய புதிய பேட்டரி பொருட்களை வடிவமைக்க குவாண்டம் கணினிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.

நிதி

குவாண்டம் கணினிகள் முதலீட்டுத் தொகுப்புகளை மேம்படுத்தலாம், மோசடி பரிவர்த்தனைகளைக் கண்டறியலாம் மற்றும் இடர் மேலாண்மை உத்திகளை மேம்படுத்தலாம். சிக்கலான நிதி கருவிகளுக்கான மிகவும் துல்லியமான விலை மாதிரிகளை உருவாக்கவும் அவை பயன்படுத்தப்படலாம்.

உலகளாவிய உதாரணம்: சிங்கப்பூரில் உள்ள வங்கிகள் மோசடி கண்டறிதல் அமைப்புகளை மேம்படுத்த குவாண்டம் அல்காரிதம்களுடன் பரிசோதனை செய்கின்றன. லண்டனில் உள்ள ஹெட்ஜ் நிதிகள் வர்த்தக உத்திகளை மேம்படுத்த குவாண்டம் கணினிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.

செயற்கை நுண்ணறிவு

குவாண்டம் கணினிகள் இயந்திர கற்றல் அல்காரிதம்களை விரைவுபடுத்த முடியும், இது பட அங்கீகாரம், இயற்கை மொழி செயலாக்கம் மற்றும் ரோபாட்டிக்ஸ் போன்ற பகுதிகளில் முன்னேற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும். கிளாசிக்கல் கணினிகளில் இயக்க முடியாத புதிய வகை AI அல்காரிதம்களை உருவாக்கவும் அவை பயன்படுத்தப்படலாம்.

உலகளாவிய உதாரணம்: கனடாவில் உள்ள AI ஆராய்ச்சி ஆய்வகங்கள் பட அங்கீகாரத்திற்காக குவாண்டம் இயந்திர கற்றல் அல்காரிதம்களை ஆராய்ந்து வருகின்றன. அமெரிக்காவில் உள்ள தொழில்நுட்ப நிறுவனங்கள் பெரிய மற்றும் சிக்கலான நரம்பியல் நெட்வொர்க்குகளைப் பயிற்றுவிக்க குவாண்டம் கணினிகளைப் பயன்படுத்துவதை ஆராய்ந்து வருகின்றன.

கிரிப்டோகிராஃபி

ஷோரின் அல்காரிதம் தற்போதைய குறியாக்க முறைகளுக்கு அச்சுறுத்தலாக இருந்தாலும், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் புதிய, மிகவும் பாதுகாப்பான கிரிப்டோகிராஃபிக் அமைப்புகளுக்கான சாத்தியத்தையும் வழங்குகிறது. குவாண்டம் கீ டிஸ்ட்ரிபியூஷன் (QKD) குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்தி, ஒட்டுக்கேட்புக்கு எதிராகப் பாதுகாப்பான குறியாக்க விசைகளை உருவாக்குகிறது.

உலகளாவிய உதாரணம்: சீனாவில் உள்ள அரசாங்கங்கள் தங்கள் தகவல்தொடர்புகளைப் பாதுகாக்க QKD உள்கட்டமைப்பில் பெரிதும் முதலீடு செய்கின்றன. ஐரோப்பாவில் உள்ள நிறுவனங்கள் குவாண்டம் கணினிகளிலிருந்து எதிர்காலத் தாக்குதல்களுக்கு எதிராகப் பாதுகாக்க குவாண்டம்-எதிர்ப்பு குறியாக்க அல்காரிதம்களை உருவாக்குகின்றன.

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கில் உள்ள சவால்கள்

அதன் மகத்தான சாத்தியம் இருந்தபோதிலும், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் குறிப்பிடத்தக்க சவால்களை எதிர்கொள்கிறது:

டெகோஹெரென்ஸ் (நிலை சிதைவு)

டெகோஹெரென்ஸ் என்பது சுற்றுச்சூழலுடனான தொடர்புகளால் குவாண்டம் தகவல்கள் இழக்கப்படுவதாகும். குபிட்கள் இரைச்சல் மற்றும் இடையூறுகளுக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டவை, இது அவற்றின் சூப்பர்பொசிஷன் மற்றும் என்டாங்கிள்மென்ட்டை இழக்கச் செய்து, கணக்கீடுகளில் பிழைகளுக்கு வழிவகுக்கும். குபிட்களின் நுட்பமான குவாண்டம் நிலைகளை போதுமான நீண்ட காலத்திற்கு பராமரிப்பது ஒரு பெரிய தடையாகும்.

அளவிடுதல்

அதிக எண்ணிக்கையிலான குபிட்களைக் கொண்ட ஒரு குவாண்டம் கணினியை உருவாக்குவது மிகவும் கடினம். தற்போதைய குவாண்டம் கணினிகளில் சில நூறு குபிட்கள் மட்டுமே உள்ளன, இது பல நிஜ உலகப் பிரச்சினைகளைத் தீர்க்கத் தேவையான மில்லியன் கணக்கான அல்லது பில்லியன் கணக்கான குபிட்களை விட மிகக் குறைவு. குபிட்களின் எண்ணிக்கையை அவற்றின் தரம் மற்றும் நிலைத்தன்மையை பராமரிக்கும் போது அதிகரிப்பது ஒரு குறிப்பிடத்தக்க பொறியியல் சவாலாகும்.

பிழை திருத்தம்

குவாண்டம் கணினிகள் டெகோஹெரென்ஸ் மற்றும் பிற காரணிகளால் பிழைகளுக்கு ஆளாகின்றன. குவாண்டம் பிழை திருத்தம் என்பது இந்த பிழைகளைக் கண்டறிந்து சரிசெய்யப் பயன்படுத்தப்படும் நுட்பங்களின் தொகுப்பாகும். பயனுள்ள குவாண்டம் பிழை திருத்தக் குறியீடுகளை உருவாக்குவது, பிழை சகிப்புத்தன்மை கொண்ட குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்குவதற்கு அவசியமானது.

மென்பொருள் மேம்பாடு

குவாண்டம் கணினிகளுக்கான மென்பொருளை உருவாக்குவது கிளாசிக்கல் புரோகிராமிங்கை விட முற்றிலும் மாறுபட்ட சிந்தனை முறையைக் கோருகிறது. குவாண்டம் கணினிகளின் முழு திறனையும் பயன்படுத்த புதிய புரோகிராமிங் மொழிகள், அல்காரிதம்கள் மற்றும் கருவிகள் தேவை. திறமையான குவாண்டம் மென்பொருள் உருவாக்குநர்களுக்கு உலகளாவிய பற்றாக்குறை உள்ளது.

குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்குவதற்கான வெவ்வேறு அணுகுமுறைகள்

குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்குவதற்கு பல வெவ்வேறு தொழில்நுட்பங்கள் ஆராயப்படுகின்றன, ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த நன்மைகள் மற்றும் தீமைகளைக் கொண்டுள்ளன:

குவாண்டம் மேலாதிக்கம் மற்றும் அதற்கு அப்பால்

குவாண்டம் மேலாதிக்கம் என்பது ஒரு குவாண்டம் கணினி, எந்தவொரு கிளாசிக்கல் கணினியாலும் ஒரு நியாயமான நேரத்தில் செய்ய முடியாத ஒரு கணக்கீட்டைச் செய்யக்கூடிய புள்ளியைக் குறிக்கிறது. 2019 ஆம் ஆண்டில், கூகிள் தனது Sycamore செயலி மூலம் குவாண்டம் மேலாதிக்கத்தை அடைந்ததாகக் கூறியது, ஆனால் இந்த கூற்று சில ஆராய்ச்சியாளர்களால் விவாதிக்கப்பட்டது.

குவாண்டம் மேலாதிக்கத்தை அடைவது ஒரு குறிப்பிடத்தக்க மைல்கல் என்றாலும், அது ஒரு ஆரம்பம் மட்டுமே என்பதை நினைவில் கொள்வது அவசியம். குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் உண்மையான வாக்குறுதி, தற்போது கிளாசிக்கல் கணினிகளுக்கு தீர்க்க முடியாத நிஜ உலகப் பிரச்சினைகளைத் தீர்க்கும் திறனில் உள்ளது. இதற்கு பெரிய, நிலையான மற்றும் அதிக பிழை சகிப்புத்தன்மை கொண்ட குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்க வேண்டும்.

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் எதிர்காலம்

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் இன்னும் அதன் வளர்ச்சியின் ஆரம்ப கட்டங்களில் உள்ளது, ஆனால் அது நம் வாழ்வின் பல அம்சங்களை மாற்றும் திறனைக் கொண்டுள்ளது. அடுத்த பத்தாண்டுகளில், குவாண்டம் வன்பொருள், மென்பொருள் மற்றும் அல்காரிதம்களில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்களைக் காண்போம் என்று எதிர்பார்க்கலாம். குவாண்டம் கணினிகள் மிகவும் சக்திவாய்ந்ததாகவும் அணுகக்கூடியதாகவும் மாறும்போது, அவை பரந்த அளவிலான தொழில்களில் பெருகிய முறையில் சிக்கலான சிக்கல்களைத் தீர்க்கப் பயன்படுத்தப்படும்.

செயல்படுத்தக்கூடிய நுண்ணறிவுகள்:

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் ஒரு தொழில்நுட்பப் புரட்சி மட்டுமல்ல; இது கணினித்துறையின் எதிர்காலத்தை மறுவடிவமைத்து நமது உலகை மாற்றும் ஒரு பெரும் மாற்றமாகும். குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் அடிப்படைகள் மற்றும் அதன் சாத்தியமான பயன்பாடுகளைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், வரவிருக்கும் அற்புதமான வாய்ப்புகளுக்கும் சவால்களுக்கும் நம்மைத் தயார்படுத்திக் கொள்ளலாம்.

முடிவுரை

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் என்பது உலகளவில் பல துறைகளில் புரட்சியை ஏற்படுத்தத் தயாராக உள்ள ஒரு மாற்றத்தக்க தொழில்நுட்பமாகும். அளவிடுதல், பிழை திருத்தம் மற்றும் மென்பொருள் மேம்பாடு ஆகியவற்றில் சவால்கள் இருந்தாலும், சாத்தியமான நன்மைகள் மகத்தானவை. ஐரோப்பாவில் மருந்து கண்டுபிடிப்பு மற்றும் ஆசியாவில் பொருள் அறிவியல் முதல் வட அமெரிக்காவில் நிதி மாடலிங் மற்றும் உலகளவில் பாதுகாப்பான தகவல்தொடர்புகள் வரை, குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் தாக்கம் கண்டங்கள் முழுவதும் உணரப்படும். ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு வேகமடைவதால், இந்த சக்திவாய்ந்த புதிய கருவியைப் பயன்படுத்த விரும்பும் தொழில் வல்லுநர்கள் மற்றும் நிறுவனங்களுக்கு குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் அடிப்படைகளைப் புரிந்துகொள்வது பெருகிய முறையில் முக்கியமானது.