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दुनिया के सबसे ठंडे कंप्यूटर

कल्पना कीजिए कि अमेरिका पर हमला हो रहा है। एक शत्रु विमान, जो वॉरहेड से भरा हुआ है, रडार की ओर और बाहर डुबकी लगाते हुए तट की ओर बढ़ रहा है। फाइटर जेट्स को छिन्न-भिन्न कर दिया गया है और लक्ष्य को इंगित करने के लिए एक उन्मत्त प्रयास है।

लेकिन देश की सबसे अच्छी रक्षा विमान वाहक या मिसाइल प्रणाली नहीं है। यह अविश्वसनीय रूप से ठंडे परमाणुओं का एक डिब्बा है।

"क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करें," एक सामान्य चिल्लाता है। कंप्यूटर के अंदर के परमाणु जटिल समस्याओं को हल कर सकते हैं और, लगभग तुरंत, एक रडार सरणी को फिर से कॉन्फ़िगर करने के लिए एक निर्देश थूकते हैं ताकि दुश्मन के विमान को ट्रैक और लक्षित किया जा सके।

एक फर्म पहले से ही इस तरह के परिदृश्य के साथ पकड़ रही है जैसे कि कोल्डकांता। इसने हाल ही में अमेरिकी रक्षा अनुसंधान एजेंसी डारपा के साथ एक क्वांटम कंप्यूटर का निर्माण करने के लिए एक अनुबंध पर हस्ताक्षर किए जो कि रक्षा प्रणाली के आंशिक रूप से विफल होने की स्थिति में रडार उपकरण को सबसे अच्छा कैसे रिपोज कर सकता है।

परियोजना क्वांटम के रूप में एक साथ पर्याप्त परमाणुओं को इकट्ठा करने में सक्षम होने पर निर्भर करती है - एक क्वांटम कंप्यूटर के बिल्डिंग ब्लॉक, जो इसे गणना करने की अनुमति देते हैं।

ऐसा करने के लिए, परमाणुओं को बेहद ठंडा होना पड़ता है, जिससे ऐसे कंप्यूटर दुनिया में सबसे ठंडे हो जाते हैं।

क्वांटम कम्प्यूटिंग बहुत अधिक प्रचलित है लेकिन प्रौद्योगिकी अपनी प्रारंभिक अवस्था में बहुत अधिक है। फर्म सिर्फ उन प्रणालियों का निर्माण करने की शुरुआत कर रहे हैं जो दावा करते हैं कि वे एक दिन कुछ उपयोगी कार्यों में पारंपरिक, डिजिटल कंप्यूटरों से बेहतर प्रदर्शन करेंगे।

"हमने अगले 40 महीनों में जो करने के लिए कहा है, वह एक मशीन है जो वास्तविक दुनिया की रक्षा-संबंधी समस्या को हल करने के लिए हज़ारों की संख्या में है और जिस पर हम काम कर रहे हैं वह इस रडार का एक संस्करण है कोलोराडो में स्थित कोल्डक्वांटा के मुख्य कार्यकारी अधिकारी बो एवल्ड बताते हैं कि कवरेज की समस्या है।

ऊपर दिया गया उदाहरण एक अनुकूलन समस्या है, एक परिदृश्य जिसमें हजारों या लाखों संभावित समाधान हो सकते हैं। कुंजी सबसे अच्छा चुनना है।

सैन्य अनुप्रयोगों के अलावा, क्वांटम कंप्यूटर ड्रग डिज़ाइन, निवेश रणनीतियों, एन्क्रिप्शन-क्रैकिंग और वाहनों के बड़े बेड़े के लिए जटिल समय-निर्धारण समस्याओं में उपयोग कर सकते थे।

श्री एवाल्ड कहते हैं कि यह वह जगह है जहां क्वांटम कंप्यूटरों का प्रारंभिक प्रभाव होगा - समस्याओं के इष्टतम समाधान खोजने में जो मौजूदा कंप्यूटरों को ले जाएगा, यहां तक ​​कि सबसे तेज सुपर कंप्यूटरों को हल करने के लिए कई घंटे या दिन।

विकास में विभिन्न प्रकार के क्वांटम कंप्यूटर हैं, लेकिन अल्ट्रा-कोल्ड न्यूट्रल परमाणुओं का क्वबिट्स के रूप में उपयोग करने का तरीका असामान्य है - यह बड़ी कंपनियों जैसे आईबीएम और Google द्वारा विकसित किए जा रहे सुपरकंडक्टिंग क्वांटम कंप्यूटरों से अलग है, या अन्य प्रोजेक्ट्स जो चार्ज किए गए परमाणुओं का उपयोग करते हैं, भी इसके बजाय आयन के रूप में जाना जाता है।

सुपरकंडक्टिंग क्वांटम कंप्यूटर, अलग-अलग परमाणुओं को क्वबिट के रूप में उपयोग नहीं करते हैं, और जबकि वे सिस्टम कम तापमान पर भरोसा करते हैं, वे कोल्डक्वांता के तटस्थ परमाणुओं के लिए आवश्यक नहीं हैं।

", सुपरकंडक्टिंग लोग मिलिकेल्विन पर चल रहे हैं ... हम माइक्रोकेल्विन के लिए नीचे हैं," वह गर्व से बताते हैं।

केल्विन तापमान का माप है। शून्य केल्विन, पूर्ण शून्य (-273.15C) सबसे ठंडा कभी भी हो सकता है।

और मिलिकेल्विन ठंडा होने पर, 0.001 केल्विन में, कोल्डक्वांटा के माइक्रोकेल्विन परमाणु बहुत ठंडे होते हैं - लगभग 0.000001 केल्विन में। दोनों ही काफी ठंडे हैं, वास्तव में, कहीं भी हम प्राकृतिक ब्रह्मांड के बारे में जानते हैं।

कोल्डक्वांटा के मामले में रुबिडियम परमाणु एक छोटे, षटकोणीय या आयताकार कांच के बक्से के भीतर एक वैक्यूम के अंदर, एक इंच चौड़ा, एक इंच गहरा और दो इंच ऊंचा एक साथ इकट्ठा होता है। परमाणुओं को शुद्ध रूप से लेज़रों द्वारा रखा जाता है।

लेकिन तापमान इतना महत्वपूर्ण क्यों है? स्ट्रेथक्लाइड विश्वविद्यालय में प्रोफेसर एंड्रयू डेली का कहना है कि परमाणुओं में हेरफेर करने और उन्हें रखने में सक्षम होना महत्वपूर्ण है।

परमाणुओं पर चमकने वाले लेज़र उन्हें कुछ ऊर्जा छोड़ने और धीमा करने के लिए प्रेरित करते हैं। इससे उन्हें लगभग पूरी तरह से अभी भी पकड़ना संभव हो जाता है, जो यहां वास्तविक बिंदु है। वे इस अर्थ में ठंडे नहीं हैं कि आप या मैं ठंड के बारे में सोचेंगे - बल्कि, वे बहुत धीमा हो गए हैं।

एक बार जब आप अपने बतख - परमाणुओं - एक पंक्ति में मिल जाते हैं, तो आप उन्हें केवल उसी तरह व्यवस्थित कर सकते हैं जैसे आप चाहते हैं, प्रो डेलि कहते हैं। परमाणुओं पर इस बारीक दाने के नियंत्रण का मतलब है कि उन्हें दो या तीन-आयामी संरचनाओं में रखा जा सकता है, एक क्वांटम कंप्यूटर के दिल में एक दूसरे के पास पैक किया जाता है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि हर अतिरिक्त परमाणु के साथ, कंप्यूटर की क्षमताएं दोगुनी हो जाती हैं।

प्रत्येक तटस्थ परमाणु को अभी तक एक और लेजर के साथ उत्पादन करना उन्हें उत्तेजित करता है, जिससे उनका आकार बढ़ जाता है। ये समायोजन जानकारी को घेरते हैं या परमाणुओं को एक अजीब घटना के माध्यम से एक साथ जोड़ते हैं जिसे उलझाव कहा जाता है। अब आपके पास एक प्रणाली के रूप में एक साथ काम करने वाले क्वैब का एक संग्रह है जिसे आप गणितीय मॉडल या किसी प्रकार की समस्या का प्रतिनिधित्व करने के लिए ट्विक कर सकते हैं।

आश्चर्यजनक रूप से, क्वांटम कंप्यूटर का उपयोगकर्ता इस प्रणाली में एक ही बार में बड़ी संख्या में संभावनाओं का अनुकरण करने के लिए इस प्रणाली का उपयोग कर सकता है। यह काफी हद तक समानांतर में गणना के एक पारंपरिक कंप्यूटर प्रसंस्करण की तरह नहीं है, यह अजनबी है और इससे कम पूर्वानुमान है और अंत में एक उपयोगी उत्तर प्राप्त करना मुश्किल है।

स्ट्रैथक्लाइड में प्रो डेली के सहकर्मी जोनाथन प्रिचर्ड कहते हैं, "आप जो चाहते हैं, वह यह है कि अंत में क्वांटम राज्य उस समस्या के उत्तर का प्रतिनिधित्व करता है जिसे आप हल करने की कोशिश कर रहे हैं।" क्वांटम कंप्यूटर को किसी विशेष स्थिति का, या किसी समस्या का एक विशेष उत्तर देने का समर्थन करना चाहिए।

सही समस्या के लिए, यह हमें एक पारंपरिक कंप्यूटर की तुलना में, एक इष्टतम उत्तर के लिए बहुत करीब मिल सकता है, दोनों अधिक तेज़ी से और अधिक कुशलता से।

"हम वास्तव में अभी भी एक कंप्यूटिंग कार्य के प्रदर्शन की प्रतीक्षा कर रहे हैं, जहां हम यह साबित कर सकते हैं कि इन मशीनों ने एक शास्त्रीय कंप्यूटर पर जो कुछ भी कर सकते हैं उससे परे कुछ किया है - जो वास्तव में उपयोगी है," प्रो डेली कहते हैं।

Illustration of atoms

फ्रांसीसी कंपनी पसाकल एक प्रोटोटाइप प्रणाली का निर्माण कर रही है, जो कोल्डकांता के समान सिद्धांतों पर आधारित है।

पसकल की प्रणाली ऊर्जा दिग्गज ईडीएफ के लिए है, जो अगर काम करती है, तो इलेक्ट्रिक वाहनों को चार्ज करने के लिए सुपर-कुशल शेड्यूल के साथ आएगी। विशेष रूप से, लक्ष्य सभी वाहनों के लिए पूरा चार्ज करने के लिए आवश्यक कुल समय को कम करना है, जबकि कुछ अन्य महत्वपूर्ण वाहनों को प्राथमिकता देना है।

इस तरह की समस्या को एक पारंपरिक कंप्यूटर द्वारा निपटाया जा सकता है, चेयरमैन क्रिस्टोफ जुरिस्कक मानते हैं, लेकिन उनका तर्क है कि एक क्वांटम सिस्टम काफी तेज हो जाएगा, उदाहरण के लिए 24 घंटे के बजाय एक घंटे में।

"ऐसा नहीं लगता है, लेकिन अगर आप अपनी रणनीति को हर घंटे अपडेट करना चाहते हैं, तो यह एक बड़ा अंतर है," वे कहते हैं। और यह इस प्रक्रिया में एक सुपर कंप्यूटर की तुलना में 100 गुना कम बिजली का उपयोग कर सकता है।

फिलहाल, यह सब वास्तविक के लिए प्रदर्शित होना बाकी है। लेकिन ऐसे संकेत हैं कि अगले कुछ वर्षों में - कुछ उम्मीद से अधिक तेजी से - हम यह पता लगाएंगे कि वास्तव में ठंडे कंप्यूटर की यह नस्ल कितनी उपयोगी है।