लंबे समय से, शोधकर्ता इस तरह के कार्य की तलाश कर रहे हैं कि एक क्वांटम कंप्यूटर एक शास्त्रीय कंप्यूटर की तुलना में बेहतर होगा। क्योंकि अगर एक क्वांटम कंप्यूटर दिखाता है कि यह बेहतर हो सकता है, तो यह क्वांटम वर्चस्व नामक एक मील का पत्थर प्राप्त करेगा।

ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय और यूनिवर्सिडाड डी सेविला के शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक साधारण खेल का उपयोग करके क्वांटम वर्चस्व का प्रदर्शन किया।

उनकी खोज, में प्रकाशित भौतिक समीक्षा पत्र फरवरी में, विषम-चक्र ग्राफ से एक अवधारणा उधार ली। यहां उद्देश्य सरल है: दो रंगों के साथ एक विषम संख्या वाले बिंदुओं वाले एक सर्कल को रंगने के लिए, जैसे कि किसी भी दो आसन्न बिंदुओं का एक ही रंग नहीं होता है। यह गणितीय रूप से असंभव है।

शोधकर्ताओं ने इस खेल को एक परीक्षण के रूप में उपयोग करने के लिए अनुकूलित किया क्वांटम वर्चस्व।

क्वांटम वर्चस्व दिखाने के पिछले प्रयासों ने जटिल समस्याओं का उपयोग किया है। उदाहरण के लिए, Google ने अपने वर्चस्व को प्रदर्शित करने के लिए रैंडम सर्किट सैंपलिंग नामक एक समस्या का उपयोग किया गूलक ​​प्रोसेसर 2019 में। चीन में शोधकर्ता गॉसियन बोसोन नमूनाकरण समस्या के साथ गए जियुज़ांग क्वांटम कंप्यूटर। इन दोनों समस्याओं को प्रदर्शन करने के लिए जटिल गणित और विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है, जिससे परिणामों को सत्यापित करना मुश्किल हो जाता है।

रंगीन समस्या

विषम-चक्र समस्या के लिए सेटअप सरल है। इसके अंदर एक विषम संख्या के साथ एक सर्कल पर विचार करें, तीन कहें। चुनौती दो रंगों, नीले और लाल का उपयोग करने की है, ताकि बिंदुओं को रंग दिया जा सके कि कोई भी दो आसन्न बिंदुओं का एक समान रंग नहीं है।

एक बार जब एक अंक लाल और दूसरे नीले रंग का हो जाता है, तो तीसरे बिंदु को नियम को तोड़ते हुए लाल या नीला होना पड़ता है।

शोधकर्ताओं के प्रयोग में, एलिस और बॉब नाम के दो खिलाड़ी हैं जो एक दूसरे के साथ संवाद नहीं कर सकते। एक रेफरी उन्हें एक विषम संख्या वाले सर्कल में बिंदुओं के रंग के बारे में सवाल पूछता है। खेल जीत में समाप्त होता है यदि दो स्थितियां पूरी होती हैं: जब एक ही बिंदु के बारे में पूछा जाता है, तो खिलाड़ियों को एक ही रंग के साथ जवाब देना चाहिए (जैसे दोनों को “नीला” कहना होगा) और आसन्न बिंदुओं के बारे में पूछे जाने पर, उन्हें अलग -अलग रंगों के साथ जवाब देना चाहिए (यानी ऐलिस “ब्लू” और बॉब कहते हैं “लाल”)।

शास्त्रीय परिदृश्य में, खिलाड़ी खेल शुरू होने से पहले बिंदुओं के लिए एक रंग पैटर्न पर सहमत होते हैं, तीन-बिंदु सर्कल के लिए 83.3% की सफलता दर प्राप्त करते हैं। दूसरे शब्दों में, खेल को 83.3% समय जीता जा सकता है।

क्वांटम गेम खेलना

प्रयोग के क्वांटम संस्करण को लागू करने के लिए, शोधकर्ताओं ने अलग -अलग स्थानों में दो स्ट्रोंटियम परमाणुओं को 2 मीटर अलग किया।

लेज़रों का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने दो परमाणुओं को उलझा दिया। जब दो कणों को उलझा दिया जाता है, तो उन्हें इस तरह से सहसंबद्ध किया जाता है कि शास्त्रीय भौतिकी समझा नहीं सकती है। एक कण को ​​मापना – यानी इसकी वर्तमान स्थिति की जाँच करना – तुरंत दूसरे को प्रभावित करेगा।

एक एकल कंप्यूटर ने रेफरी के रूप में काम किया, एलिस और बॉब द्वारा नियंत्रित दो अलग -अलग नियंत्रण प्रणालियों को प्रश्न भेजते हुए। प्रश्न प्राप्त करने के बाद, प्रत्येक खिलाड़ी लेजर दालों का उपयोग करके परमाणु पर विशिष्ट क्वांटम संचालन करता है।

इन ऑपरेशनों में विशिष्ट कोणों के माध्यम से अपने कणों को घुमाना शामिल था जो गणितीय रूप से संबंधित थे, जिस बिंदु पर एक प्रश्न के बारे में एक प्रश्न था। पहले प्रश्न का मतलब था कि कुछ कोण को घुमाना, कहते हैं, और दूसरे प्रश्न का मतलब एक अलग कोण के माध्यम से घूमना था।

संचालन करने के बाद, खिलाड़ियों ने उत्तर निर्धारित करने के लिए अपने परमाणुओं को मापा, जो 0 या 1 हो सकता है। प्रत्येक संख्या को एक रंग, नीले या लाल रंग में मैप किया गया था, और इसका मूल्य रेफरी को सूचित किया गया था।

शोधकर्ताओं ने इस खेल को 3 से 27 अंक 101,000 बार घेरे के लिए खेला, जिसमें लगभग एक मिनट का समय लगा।

उन्होंने सहसंबंधों की ताकत को सत्यापित करने के लिए अतिरिक्त परीक्षण भी किए और यह सुनिश्चित किया कि वे प्रकृति में क्वांटम हैं।

क्वांटम लाभ

3-पॉइंट सर्कल के लिए, क्वांटम परिदृश्य में शास्त्रीय परिदृश्य (यानी 83.3%) की तुलना में बहुत अधिक जीत दर थी। इसने स्पष्ट रूप से क्वांटम वर्चस्व का प्रदर्शन किया, जिसे टीम ने 19 अंकों के साथ हलकों के लिए दिखाया।

सभी 101,000 खेलों में, उनके कार्यान्वयन ने 97.8%की जीत दर हासिल की। परमाणुओं के बीच उलझाव का निर्माण करते समय शेष 2.2% अंतर को शोर के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था।

यह सुनिश्चित करने के लिए उनका परीक्षण यह सुनिश्चित करने के लिए कि परमाणुओं को ठीक से उलझा दिया गया था, दो अलग -अलग क्वांटम प्रणालियों के बीच देखे गए इस तरह के सबसे मजबूत सहसंबंध पाए गए थे।

यह क्यों मायने रखता है

जैसा कि अध्ययन में प्रदर्शित किया गया है, क्वांटम वर्चस्व को स्थापित करने के लिए ओड-साइकल गेम दृष्टिकोण को लागू करने के लिए बहुत सरल है।

साबित करने के लिए गूलक ​​प्रोसेसर क्वांटम वर्चस्व प्राप्त किया था, Google ने इसे 53 सुपरकंडक्टिंग क्विट्स, एक विशाल कम्प्यूटेशनल संसाधन के साथ फिट किया। दूसरी ओर, शोधकर्ताओं ने केवल दो उलझे हुए क्वबिट्स का उपयोग किया, जो कि Google के सेटअप की तुलना में बहुत सरल और कम कम्प्यूटेशनल रूप से मांग है।

शोधकर्ताओं के अनुसार, उनके दृष्टिकोण का उपयोग व्यावहारिक परिदृश्यों में किया जा सकता है जहां सहयोग करने वाले एजेंट संवाद नहीं कर सकते हैं, जैसे कि रेंडेज़वस कार्य। एक प्रकार की समन्वय समस्या, एक दूसरे के साथ संवाद किए बिना किसी विशेष स्थान पर दो या दो से अधिक लोगों की बैठक के बारे में है।

एक शास्त्रीय कंप्यूटर यह निर्धारित करने की कोशिश कर सकता है कि वे संभावित बैठक बिंदुओं की व्यवस्थित रूप से खोज करके कहां मिलेंगे और मार्गों को वहां पहुंचने के लिए मार्ग मिल सकते हैं। एक क्वांटम कंप्यूटर उन सहसंबंधों को बनाने के लिए क्वांटम उलझाव का लाभ उठाएगा जो शास्त्रीय भौतिकी प्रजनन नहीं कर सकते हैं, सबसे अधिक संभावित बैठक बिंदु के लिए अपनी खोज को तेज कर सकते हैं।

यदि 1 मिलियन मीटिंग पॉइंट हैं, उदाहरण के लिए, मीटिंग पॉइंट को खोजने के लिए शास्त्रीय कंप्यूटर के लिए सबसे खराब स्थिति की संख्या 1 मिलियन है, जबकि ग्रोवर के एल्गोरिथ्म का उपयोग करने वाले क्वांटम कंप्यूटर के लिए 1,000 चरण होंगे।

अभी के लिए, विषम-चक्र गेम उस तरह के पावर क्वांटम कंप्यूटरों का एक उदाहरण है, और बिना किसी जटिल गणित की आवश्यकता के।

तेजसरी गुरुराज एक स्वतंत्र विज्ञान लेखक और पत्रकार हैं, जिनमें भौतिकी में मास्टर डिग्री है।