کوانٹم کمپیوٹر کیا ہے؟
-
کوانٹم کمپیوٹر ایک ایسا کمپیوٹر ہے جو کوانٹم مکینیکل مظاہر کا استحصال کرتا ہے۔ چھوٹے پیمانے پر، جسمانی مادہ ذرات اور لہروں دونوں کی خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے، اور کوانٹم کمپیوٹنگ خصوصی ہارڈ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے اس طرز عمل کا فائدہ اٹھاتا ہے۔ کلاسیکی طبیعیات ان کوانٹم آلات کے آپریشن کی وضاحت نہیں کر سکتی، اور ایک توسیع پذیر کوانٹم کمپیوٹر کسی بھی جدید "کلاسیکی" کمپیوٹر کے مقابلے میں تیزی سے کچھ حسابات انجام دے سکتا ہے۔ خاص طور پر، ایک بڑے پیمانے پر کوانٹم کمپیوٹر وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والی خفیہ کاری کی اسکیموں کو توڑ سکتا ہے اور طبیعیات دانوں کو جسمانی نقالی انجام دینے میں مدد کرسکتا ہے۔ تاہم، آرٹ کی موجودہ حالت اب بھی بڑی حد تک تجرباتی اور ناقابل عمل ہے۔   کوانٹم کمپیوٹنگ میں معلومات کی بنیادی اکائی qubit ہے، جو روایتی ڈیجیٹل الیکٹرانکس میں بٹ کی طرح ہے۔ کلاسیکی بٹ کے برعکس، ایک کوبٹ اپنی دو "بنیاد" حالتوں کے سپرپوزیشن میں موجود ہوسکتا ہے، جس کا ڈھیلا مطلب یہ ہے کہ یہ بیک وقت دونوں حالتوں میں ہے۔ جب ایک qubit کی پیمائش کرتے ہیں، تو نتیجہ کلاسیکل بٹ کا امکانی آؤٹ پٹ ہوتا ہے۔ اگر ایک کوانٹم کمپیوٹر کسی خاص طریقے سے کیوبٹ میں ہیرا پھیری کرتا ہے، تو لہر کے مداخلت کے اثرات مطلوبہ پیمائش کے نتائج کو بڑھا سکتے ہیں۔ کوانٹم الگورتھم کے ڈیزائن میں ایسے طریقہ کار بنانا شامل ہے جو کوانٹم کمپیوٹر کو مؤثر طریقے سے حساب کتاب کرنے کی اجازت دیتا ہے۔   جسمانی طور پر اعلیٰ معیار کے کوئبٹس کی انجینئرنگ چیلنجنگ ثابت ہوئی ہے۔ اگر کوئی فزیکل کوئبٹ اپنے ماحول سے کافی حد تک الگ تھلگ نہیں ہے، تو یہ کوانٹم ڈیکوہرنس کا شکار ہوتا ہے، جو حساب میں شور کو متعارف کرواتا ہے۔ قومی حکومتوں نے تجرباتی تحقیق میں بہت زیادہ سرمایہ کاری کی ہے جس کا مقصد طویل ہم آہنگی کے اوقات اور کم غلطی کی شرح کے ساتھ توسیع پذیر کیوبٹس تیار کرنا ہے۔ سب سے زیادہ امید افزا ٹیکنالوجیز میں سے دو سپر کنڈکٹرز ہیں (جو برقی مزاحمت کو ختم کر کے برقی رو کو الگ کرتی ہیں) اور آئن ٹریپس (جو برقی مقناطیسی فیلڈز کا استعمال کرتے ہوئے ایک ایٹم پارٹیکل کو محدود کرتی ہیں)۔   کوئی بھی کمپیوٹیشنل مسئلہ جسے کلاسیکل کمپیوٹر کے ذریعے حل کیا جا سکتا ہے کوانٹم کمپیوٹر کے ذریعے بھی حل کیا جا سکتا ہے۔ اس کے برعکس، کوئی بھی مسئلہ جو کوانٹم کمپیوٹر کے ذریعے حل کیا جا سکتا ہے اسے کلاسیکل کمپیوٹر کے ذریعے بھی حل کیا جا سکتا ہے، کم از کم اصولی طور پر کافی وقت دیا جائے۔ دوسرے الفاظ میں، کوانٹم کمپیوٹرز چرچ – ٹورنگ تھیسس کی اطاعت کرتے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ کوانٹم کمپیوٹرز کمپیوٹیبلٹی کے لحاظ سے کلاسیکی کمپیوٹرز پر کوئی اضافی فوائد فراہم نہیں کرتے ہیں، بعض مسائل کے لیے کوانٹم الگورتھم میں معروف کلاسیکی الگورتھم کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم وقت کی پیچیدگیاں ہوتی ہیں۔ خاص طور پر، کوانٹم کمپیوٹرز کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ بعض مسائل کو تیزی سے حل کر سکتے ہیں جنہیں کوئی بھی کلاسیکل کمپیوٹر کسی بھی ممکنہ وقت میں حل نہیں کر سکتا۔ کوانٹم کمپیوٹرز کے حوالے سے مسائل کی کمپیوٹیشنل پیچیدگی کا مطالعہ کوانٹم کمپلیکٹی تھیوری کے نام سے جانا جاتا ہے۔