IHEP بنیادی سائنس - فزکس ورلڈ کو تیز رفتاری سے ٹریک کرنے کے لیے کوانٹم مواقع تلاش کرتا ہے۔

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/ihep-seeks-quantum-opportunities-to-fast-track-fundamental-science-physics-world-5.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/ihep-seeks-quantum-opportunities-to-fast-track-fundamental-science-physics-world-5.jpg" data-caption="جمع کرنا نقل کرنا IHEP ہائی پرفارمنس کمپیوٹنگ کلسٹر کئی کمپیوٹنگ وسائل میں سے ایک ہے جو QuIHEP کوانٹم سمیلیٹر پلیٹ فارم کی حمایت کرتا ہے۔ (بشکریہ: IHEP)">

انسٹی ٹیوٹ آف ہائی انرجی فزکس (IHEP)، جو چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کا حصہ ہے، چین کی سب سے بڑی بنیادی سائنس لیبارٹری ہے۔ یہ ایک کثیر الضابطہ تحقیقی پروگرام کی میزبانی کرتا ہے جس میں ابتدائی ذرہ طبیعیات، فلکی طبیعیات کے ساتھ ساتھ بڑے پیمانے پر ایکسلریٹر منصوبوں کی منصوبہ بندی، ڈیزائن اور تعمیر شامل ہے - بشمول چائنا سپلیشن نیوٹران سورس، جو 2018 میں شروع ہوا، اور آنے والا ہائی انرجی فوٹون سورس۔ 2025 میں آن لائن۔

جبکہ گزشتہ 20 سالوں میں IHEP کے تجرباتی انفراسٹرکچر میں سرمایہ کاری میں ڈرامائی طور پر اضافہ ہوا ہے، کوانٹم مشین لرننگ اور کوانٹم کمپیوٹنگ ٹیکنالوجیز کی ترقی اور اطلاق اب IHEP ریسرچ پروگرام کے اندر اسی طرح کے دور رس نتائج برآمد کرنے کے لیے تیار ہے۔   

بڑی سائنس، کوانٹم حل

ہائی انرجی فزکس وہ جگہ ہے جہاں "بڑی سائنس" "بڑے ڈیٹا" سے ملتی ہے۔ نئے ذرات کو دریافت کرنا اور فطرت کے بنیادی قوانین کی جانچ کرنا ایسی کوششیں ہیں جو ڈیٹا کی ناقابل یقین مقدار پیدا کرتی ہیں۔ سی ای آر این میں لارج ہیڈرون کولائیڈر (LHC) پیٹا بائٹس (10) پیدا کرتا ہے۔¹⁵ بائٹس) اس کے تجرباتی رن کے دوران ڈیٹا کا - ان سب کو گرڈ کمپیوٹنگ کی مدد سے پروسیس اور تجزیہ کیا جانا چاہیے، ایک تقسیم شدہ انفراسٹرکچر جو دنیا بھر میں کمپیوٹنگ کے وسائل کو نیٹ ورک کرتا ہے۔

اس طرح، دنیا بھر میں LHC کمپیوٹنگ گرڈ ہزاروں طبیعیات دانوں کی کمیونٹی کو LHC ڈیٹا تک حقیقی وقت تک رسائی فراہم کرتا ہے۔ یہ نفیس کمپیوٹنگ گرڈ 2012 میں CERN میں ہگز بوسن کی تاریخی دریافت کے ساتھ ساتھ پارٹیکل فزکس کے معیاری ماڈل کی مزید تحقیقات کے لیے بے شمار دیگر پیشرفت کے لیے بنیادی تھا۔

ایک اور انفلیکشن پوائنٹ سامنے آ رہا ہے، اگرچہ، جب بات اعلی توانائی والی طبیعیات میں بڑے ڈیٹا کے ذخیرہ، تجزیہ اور کان کنی کی ہو تو۔ ہائی-لومینوسیٹی لارج ہیڈرون کولائیڈر (HL-LHC)، جس کے 2029 میں آپریشن میں داخل ہونے کی توقع ہے، مشین کی مربوط روشنی کے طور پر ایک "کمپیوٹنگ کرنچ" پیدا کرے گا، جو ایک مقررہ وقت میں ہونے والے ذرات کے تصادم کی تعداد کے متناسب ہے۔ , LHC کی ڈیزائن ویلیو کے مقابلے میں 10 کے فیکٹر سے بڑھے گا – جیسا کہ HL-LHC تجربات کے ذریعے تیار کردہ ڈیٹا سٹریمز ہوگا۔

CERN QTI: کوانٹم اختراع کو تیز کرنے کے لیے بڑی سائنس کا استعمال

قریب ترین مدت میں، HL-LHC کے بڑھتے ہوئے ڈیٹا کے مطالبات سے نمٹنے کے لیے ایک نئی شکل والی "کمپیوٹنگ بیس لائن" کی ضرورت ہوگی - ایک بنیادی لائن جس کے لیے بڑے پیمانے پر متوازی سمولیشن، ڈیٹا ریکارڈنگ اور ری پروسیسنگ کے لیے گرافکس پروسیسنگ یونٹس کے بڑے پیمانے پر استحصال کی ضرورت ہوگی۔ ، نیز مشین لرننگ کی کلاسیکی ایپلی کیشنز۔ CERN نے اپنے حصے کے لیے ایک درمیانی اور طویل مدتی روڈ میپ بھی قائم کیا ہے جو CERN Quantum Technology Initiative (QTI) کے ذریعے اعلیٰ توانائی والی طبیعیات اور کوانٹم ٹیکنالوجی کمیونٹیز کو اکٹھا کرتا ہے - اس بات کا اعتراف کہ کمپیوٹنگ کی کارکردگی میں ایک اور چھلانگ دیکھنے میں آ رہی ہے۔ کوانٹم کمپیوٹنگ اور کوانٹم نیٹ ورکنگ ٹیکنالوجیز کے اطلاق کے ساتھ۔

کوانٹم بنیادی باتوں پر واپس جائیں۔

کوانٹم کمپیوٹرز، جیسا کہ نام سے ظاہر ہے، کوانٹم میکانکس کے بنیادی اصولوں سے فائدہ اٹھاتے ہیں۔ کلاسیکی کمپیوٹرز کی طرح، جو بائنری بٹس پر انحصار کرتے ہیں جو 0 یا 1 کی قدر لیتے ہیں، کوانٹم کمپیوٹرز کوانٹم بائنری بٹس کا استحصال کرتے ہیں، لیکن 0 اور 1 ریاستوں کی سپر پوزیشن کے طور پر۔ یہ سپرپوزیشن، کوانٹم اینگلمنٹ (کوانٹم بٹس کے درمیان ارتباط) کے ساتھ مل کر، اصولی طور پر کوانٹم کمپیوٹرز کو کلاسیکی مشینوں کے مقابلے میں نمایاں طور پر کچھ قسم کے حساب کتاب کرنے کے قابل بناتی ہے - مثال کے طور پر، کوانٹم کیمسٹری اور مالیکیولر ری ایکشن کینیٹکس کے مختلف شعبوں میں لاگو کوانٹم سمولیشنز۔

اگرچہ سائنس اور وسیع تر معیشت کے مواقع مجبور نظر آتے ہیں، ابتدائی مرحلے کے کوانٹم کمپیوٹرز کے ساتھ منسلک انجینئرنگ کے بڑے سر درد میں سے ایک ان کا ماحولیاتی شور کا خطرہ ہے۔ کیوبٹس بہت آسانی سے پریشان ہوتے ہیں، مثال کے طور پر، موبائل فون اور وائی فائی نیٹ ورکس سے زمین کے مقناطیسی میدان یا گمراہ برقی مقناطیسی فیلڈز کے ساتھ ان کے تعامل سے۔ کائناتی شعاعوں کے ساتھ تعاملات بھی پریشانی کا باعث ہو سکتے ہیں، جیسا کہ پڑوسی کیوبٹس کے درمیان مداخلت کر سکتے ہیں۔

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/ihep-seeks-quantum-opportunities-to-fast-track-fundamental-science-physics-world-2.jpg" data-caption="بڑی طبیعیات IHEP scientists are working to “rediscover” the exotic particle Zc(3900) using quantum machine learning. The subatomic particle – the first tetraquark state observed experimentally – was discovered in 2013 by the BESIII detector (shown here) at IHEP’s Beijing Electron–Positron Collider. (Courtesy: IHEP)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/ihep-seeks-quantum-opportunities-to-fast-track-fundamental-science-physics-world-2.jpg”>

مثالی حل - ایک حکمت عملی جسے غلطی کی اصلاح کہا جاتا ہے - میں ایک ہی معلومات کو متعدد کیوبٹس میں ذخیرہ کرنا شامل ہے، جیسے کہ جب ایک یا زیادہ کوئبٹس شور سے متاثر ہوں گے تو غلطیوں کا پتہ لگایا جائے گا اور درست کیا جائے گا۔ ان نام نہاد فالٹ ٹولرنٹ کوانٹم کمپیوٹرز کے ساتھ مسئلہ یہ ہے کہ ان کی بڑی تعداد میں کوئبٹس کی ضرورت ہے (لاکھوں کے علاقے میں) – ایسی چیز جسے موجودہ نسل کے چھوٹے پیمانے کے کوانٹم فن تعمیر میں نافذ کرنا ناممکن ہے۔

اس کے بجائے، آج کے Noisy Intermediate-scale Quantum (NISQ) کمپیوٹرز کے ڈیزائنرز یا تو شور کے اثرات کو قبول کر سکتے ہیں جیسا کہ وہ ہیں یا جزوی طور پر الگورتھمی طور پر غلطیوں کو ٹھیک کر سکتے ہیں – یعنی کیوبٹس کی تعداد میں اضافہ کیے بغیر – ایک ایسے عمل میں جسے ایرر مٹیگیشن کہا جاتا ہے۔ کئی الگورتھم چھوٹے پیمانے کے کوانٹم کمپیوٹرز میں شور کے خلاف لچک پیدا کرنے کے لیے جانا جاتا ہے، جیسا کہ موجودہ نسل کے کوانٹم کمپیوٹرز کی موروثی حدود کے باوجود مخصوص اعلی توانائی والی طبیعیات کی ایپلی کیشنز میں "کوانٹم فائدہ" قابل مشاہدہ ہو سکتا ہے۔

IHEP میں انکوائری کی ایسی ہی ایک لائن کوانٹم سمولیشن پر توجہ مرکوز کرتی ہے، جو کوانٹم سسٹمز کے وقتی ارتقاء کی تقلید کے لیے رچرڈ فین مین کے ذریعہ اصل میں پیش کیے گئے خیالات کو لاگو کرتے ہیں - مثال کے طور پر، جالی کوانٹم کروموڈینامکس (QCD) میں۔ سیاق و سباق کے لیے، معیاری ماڈل کشش ثقل کے علاوہ ابتدائی ذرات کے درمیان تمام بنیادی تعاملات کو بیان کرتا ہے - یعنی برقی مقناطیسی، کمزور اور مضبوط قوتوں کو آپس میں جوڑنا۔ اس طرح، ماڈل نام نہاد کوانٹم گیج فیلڈ تھیوریز کے دو سیٹوں پر مشتمل ہے: Glashow–Wineberg–Salam ماڈل (برقی مقناطیسی اور کمزور قوتوں کی متحد تفصیل فراہم کرتا ہے) اور QCD (مضبوط قوتوں کے لیے)۔

یہ عام طور پر ایسا ہوتا ہے کہ کوانٹم گیج فیلڈ تھیوریز کو تجزیاتی طور پر حل نہیں کیا جا سکتا، تجربات کے لیے زیادہ تر پیشین گوئیوں کو لگاتار بہتری کے تخمینے کے طریقوں سے حاصل کیا جاتا ہے (جسے پرٹربیشن بھی کہا جاتا ہے)۔ ابھی، IHEP کے عملے کے سائنسدان آسان حالات کے تحت کوانٹم سرکٹس کے ساتھ گیج فیلڈز کو براہ راست نقل کرنے پر کام کر رہے ہیں (مثال کے طور پر، کم جگہ کے وقت کے طول و عرض میں یا محدود گروپوں یا دیگر الجبری طریقوں کو استعمال کرکے)۔ اس طرح کے نقطہ نظر NISQ کمپیوٹرز کی موجودہ تکرار کے ساتھ مطابقت رکھتے ہیں اور مستقبل قریب میں جعلی QCD کے مزید مکمل نفاذ کے لیے بنیادی کام کی نمائندگی کرتے ہیں۔

مشین لرننگ: کوانٹم طریقہ

IHEP میں ایک اور کوانٹم ریسرچ تھیم میں کوانٹم مشین لرننگ شامل ہے، جسے چار الگ الگ طریقوں میں گروپ کیا جا سکتا ہے: CC، CQ، QC، QQ (C - کلاسیکل؛ Q - کوانٹم کے ساتھ)۔ ہر معاملے میں، پہلا حرف ڈیٹا کی قسم سے اور مؤخر الذکر کمپیوٹر کی قسم سے مطابقت رکھتا ہے جو الگورتھم چلاتا ہے۔ مثال کے طور پر، CC اسکیم کلاسیکی ڈیٹا اور کلاسیکی کمپیوٹرز کا مکمل استعمال کرتی ہے، حالانکہ کوانٹم سے متاثر الگورتھم چلاتی ہے۔

تاہم، IHEP میں سب سے زیادہ امید افزا استعمال کے معاملے میں مشین لرننگ کا CQ زمرہ شامل ہے، جہاں کلاسیکی ڈیٹا کی قسم کو کوانٹم کمپیوٹرز میں میپ اور تربیت دی جاتی ہے۔ یہاں پر محرک یہ ہے کہ کوانٹم میکانکس کے بنیادی اصولوں کا استحصال کرتے ہوئے - بڑی ہلبرٹ اسپیس، سپرپوزیشن اور الجھن - کوانٹم کمپیوٹرز بڑے پیمانے پر ڈیٹاسیٹس سے زیادہ مؤثر طریقے سے سیکھنے کے قابل ہو جائیں گے تاکہ نتیجے میں مشین سیکھنے کے طریقہ کار کو بہتر بنایا جا سکے۔

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/ihep-seeks-quantum-opportunities-to-fast-track-fundamental-science-physics-world-3.jpg" data-caption="پارٹیکل ٹریکنگ IHEP scientists believe quantum computing will help to streamline track reconstruction methods in next-generation particle accelerators like the HL-LHC. Above: Hideki Okawa (right), Jiaheng Zou (standing) and Xiaozhong Huang (left) evaluate reconstructed particle tracks generated with the Origin Quantum Wuyuan computer, billed as “China’s first practical quantum computer”. (Courtesy: IHEP)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/ihep-seeks-quantum-opportunities-to-fast-track-fundamental-science-physics-world-3.jpg”>

کوانٹم فائدہ کے امکانات کو سمجھنے کے لیے، IHEP کے سائنسدان فی الحال غیر ملکی ذرہ Z کو "دوبارہ دریافت" پر کام کر رہے ہیں۔_c(3900) کوانٹم مشین لرننگ کا استعمال۔ پچھلی کہانی کے لحاظ سے: Z_c(3900) ایک غیر ملکی ذیلی ایٹمی ذرہ ہے جو کوارک (پروٹان اور نیوٹران کے بلڈنگ بلاکس) سے بنا ہے اور اسے تجرباتی طور پر مشاہدہ کرنے والی پہلی ٹیٹراکارک ریاست سمجھا جاتا ہے – ایک ایسا مشاہدہ جس نے، اس عمل میں، QCD کے بارے میں ہماری سمجھ کو گہرا کیا۔ یہ ذرہ 2013 میں بیجنگ الیکٹران – پوزیٹرون کولائیڈر (BEPCII) میں بیجنگ سپیکٹرومیٹر (BESIII) ڈیٹیکٹر کے ذریعے جاپان کی KEK پارٹیکل فزکس لیبارٹری میں بیلے کے تجربے کے ذریعے آزاد مشاہدے کے ساتھ دریافت کیا گیا تھا۔

QUANT-NET کی ٹیسٹ بیڈ اختراعات: کوانٹم نیٹ ورک کا دوبارہ تصور کرنا

اس R&D مطالعہ کے ایک حصے کے طور پر، IHEP کے Jiaheng Zou کی قیادت میں ایک ٹیم، اور شیڈونگ یونیورسٹی اور جنان یونیورسٹی کے ساتھیوں سمیت، نے تربیت کے لیے نام نہاد کوانٹم سپورٹ ویکٹر مشین الگورتھم (ایک کلاسیکی الگورتھم کا کوانٹم ویرینٹ) تعینات کیا۔ Z کے نقلی سگنلز کے ساتھ_c(3900) اور پس منظر کے طور پر حقیقی BESIII ڈیٹا سے تصادفی طور پر منتخب کردہ واقعات۔

کوانٹم مشین لرننگ اپروچ کا استعمال کرتے ہوئے، کارکردگی کلاسیکی مشین لرننگ سسٹمز کے مقابلے مسابقتی ہے - اگرچہ، اہم طور پر، چھوٹے تربیتی ڈیٹاسیٹ اور کم ڈیٹا خصوصیات کے ساتھ۔ کوانٹم کمپیوٹنگ کے ساتھ بہتر سگنل کی حساسیت کو ظاہر کرنے کے لیے تحقیقات جاری ہیں، ایسا کام جو بالآخر مستقبل کے تجربات میں نئے غیر ملکی ذرات کی دریافت کا راستہ دکھا سکتا ہے۔

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/ihep-seeks-quantum-opportunities-to-fast-track-fundamental-science/