क्या कोई शास्त्रीय कंप्यूटर बता सकता है कि क्वांटम कंप्यूटर सच बोल रहा है या नहीं? - भौतिकी विश्व

क्वांटम कंप्यूटर उन समस्याओं को हल कर सकते हैं जो शास्त्रीय मशीनों के लिए असंभव होंगी, लेकिन यह क्षमता एक चेतावनी के साथ आती है: यदि क्वांटम कंप्यूटर आपको उत्तर देता है, तो आप कैसे जानते हैं कि यह सही है? यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है यदि आपके पास क्वांटम कंप्यूटर तक सीधी पहुंच नहीं है (क्लाउड कंप्यूटिंग में), या आप इसे चलाने वाले व्यक्ति पर भरोसा नहीं करते हैं। बेशक, आप अपने स्वयं के क्वांटम प्रोसेसर से समाधान को सत्यापित कर सकते हैं, लेकिन हर किसी के पास ऐसा नहीं है।

तो, क्या इसके लिए कोई रास्ता है? क्लासिक क्वांटम गणना के परिणाम को सत्यापित करने के लिए कंप्यूटर? ऑस्ट्रिया के शोधकर्ताओं का कहना है कि इसका उत्तर हां है। इंसब्रुक विश्वविद्यालय, ऑस्ट्रियन एकेडमी ऑफ साइंसेज और अल्पाइन क्वांटम टेक्नोलॉजीज जीएमबीएच में काम करते हुए, टीम ने प्रयोगात्मक रूप से महादेव के प्रोटोकॉल नामक एक प्रक्रिया को निष्पादित किया, जो तथाकथित पोस्ट-क्वांटम सुरक्षित कार्यों पर आधारित है। इन कार्यों में गणनाएँ शामिल होती हैं जो क्वांटम कंप्यूटर के लिए भी बहुत जटिल होती हैं, लेकिन एक "ट्रैपडोर" के साथ जो सही कुंजी के साथ एक शास्त्रीय मशीन को आसानी से हल करने की अनुमति देता है। टीम का कहना है कि ये ट्रैपडोर गणना केवल एक शास्त्रीय मशीन का उपयोग करके क्वांटम गणना की विश्वसनीयता को सत्यापित कर सकती है।

ईमानदार बॉब?

यह समझने के लिए कि प्रोटोकॉल कैसे काम करता है, मान लें कि हमारे पास दो पक्ष हैं। उनमें से एक, जिसे परंपरागत रूप से ऐलिस के नाम से जाना जाता है, के पास ट्रैपडोर जानकारी है और वह यह सत्यापित करना चाहता है कि क्वांटम गणना सही है। दूसरे, जिसे बॉब के नाम से जाना जाता है, के पास ट्रैपडोर जानकारी नहीं है, और उसे यह साबित करने की आवश्यकता है कि उसके क्वांटम कंप्यूटर पर गणना पर भरोसा किया जा सकता है।

पहले कदम के रूप में, ऐलिस बॉब को संभालने के लिए एक विशिष्ट कार्य तैयार करती है। बॉब फिर ऐलिस को परिणाम की सूचना देता है। ऐलिस इस परिणाम को स्वयं क्वांटम कंप्यूटर से सत्यापित कर सकती है, लेकिन यदि वह शास्त्रीय कंप्यूटर का उपयोग करना चाहती है, तो उसे बॉब को अधिक जानकारी देनी होगी। बॉब इस जानकारी का उपयोग अपने कई मुख्य क्वांटम बिट्स (या क्विबिट्स) को अतिरिक्त बिट्स के साथ उलझाने के लिए करता है। यदि बॉब कुछ क्वैबिट्स पर माप करता है, तो यह शेष क्वैबिट्स की स्थिति निर्धारित करता है। जबकि बॉब को माप से पहले क्वैबिट की स्थिति का पता नहीं है, ऐलिस, उसकी ट्रैपडोर गणनाओं के लिए धन्यवाद, करती है। इसका मतलब यह है कि ऐलिस बॉब से क्वैबिट की स्थिति को सत्यापित करने और उसके उत्तर के आधार पर निर्णय लेने के लिए कह सकता है कि उसका क्वांटम कंप्यूटर भरोसेमंद है या नहीं।

ऐलिस को राहत मिली

टीम ने इस प्रोटोकॉल को क्वांटम प्रोसेसर पर चलाया जो आठ ट्रैप्ड का उपयोग करता है ⁴⁰Ca⁺ आयन qubits के रूप में। बॉब जो माप करता है वह क्वैबिट की क्वांटम अवस्थाओं की ऊर्जा से संबंधित है। पृष्ठभूमि शोर के ऊपर एक संकेत प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने प्रत्येक डेटा बिंदु के लिए प्रोटोकॉल को 2000 बार चलाया, अंततः साबित किया कि बॉब के उत्तरों पर भरोसा किया जा सकता है।

शोधकर्ता अपने प्रदर्शन को अवधारणा का प्रमाण कहते हैं और स्वीकार करते हैं कि इसे व्यावहारिक बनाने के लिए और अधिक काम करने की आवश्यकता है। इसके अतिरिक्त, पूर्ण, सुरक्षित सत्यापन के लिए 100 से अधिक क्यूबिट की आवश्यकता होगी, जो आज के अधिकांश प्रोसेसर के दायरे से बाहर है। के अनुसार बारबरा क्रसटीम के नेताओं में से एक और अब जर्मनी के म्यूनिख के तकनीकी विश्वविद्यालय में क्वांटम एल्गोरिदम विशेषज्ञ, यहां तक ​​कि प्रोटोकॉल का सरलीकृत संस्करण भी लागू करना चुनौतीपूर्ण था। ऐसा इसलिए है क्योंकि क्वांटम गणना के आउटपुट को सत्यापित करना प्रयोगात्मक रूप से गणना करने की तुलना में बहुत अधिक मांग वाला है, क्योंकि इसमें अधिक क्वैबिट्स को उलझाने की आवश्यकता होती है।

बहरहाल, प्रदर्शित प्रोटोकॉल में पूर्ण सत्यापन के लिए आवश्यक सभी चरण शामिल हैं, और शोधकर्ता इसे और विकसित करने की योजना बना रहे हैं। क्रॉस बताते हैं, "क्वांटम गणना और सिमुलेशन के सत्यापन से संबंधित एक महत्वपूर्ण कार्य उच्च सुरक्षा स्तर के साथ व्यावहारिक सत्यापन प्रोटोकॉल विकसित करना है।" भौतिकी की दुनिया.

एंड्रू घोरघिउस्वीडन में चाल्मर्स यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के एक क्वांटम कंप्यूटिंग विशेषज्ञ, जो शोध में शामिल नहीं थे, इसे सामान्य क्वांटम गणनाओं को सत्यापित करने में सक्षम होने की दिशा में एक महत्वपूर्ण पहला कदम कहते हैं। हालाँकि, उन्होंने नोट किया कि यह वर्तमान में केवल एक सरल, एक-क्विबिट गणना को सत्यापित करने के लिए काम करता है जिसे एक साधारण लैपटॉप के साथ पुन: प्रस्तुत किया जा सकता है। फिर भी, उनका कहना है कि यह बड़ी गणनाओं को बढ़ाने की कोशिश की चुनौतियों में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।

अनुसंधान में प्रकट होता है क्वांटम विज्ञान और प्रौद्योगिकी.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/can-a-classical-computer-tell-if-a-quantum-computer-is-telling-the-truth/