क्वांटम कंप्यूटर ने पहली बार वैज्ञानिक रूप से सचमुच यादृच्छिक संख्या उत्पन्न की

SCIENCE/विज्ञानं : यू.एस. और यू.के. के शोधकर्ताओं ने क्वांटिनम के 56-क्यूबिट कंप्यूटर पर मौजूदा क्वांटम वर्चस्व प्रयोगों को भगवान के पासे को रोल करने के लिए फिर से इस्तेमाल किया। परिणाम एक ऐसी यादृच्छिक संख्या थी, जिसका कोई भी भौतिकी अनुमान नहीं लगा सकता था। साइबर सुरक्षा के खतरे बढ़ने के साथ ही सुरक्षित इलेक्ट्रॉनिक संचार के लिए क्वांटम तकनीक महत्वपूर्ण होती जा रही है। क्वांटिनम के अध्यक्ष और सीईओ, कंप्यूटर वैज्ञानिक राजीब हाजरा कहते हैं कि यह “एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर है जो क्वांटम कंप्यूटिंग को व्यावहारिक, वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के दायरे में मजबूती से लाता है।”

कई साल पहले, टेक्सास ऑस्टिन विश्वविद्यालय के कंप्यूटर वैज्ञानिक स्कॉट आरोनसन और शिह-हान हंग ने यादृच्छिक सर्किट सैंपलिंग के आधार पर प्रमाणित यादृच्छिक बिट्स उत्पन्न करने का एक तरीका प्रस्तावित किया था – एक ऐसा तरीका जिससे किसी डिवाइस की कम से कम शास्त्रीय छेड़छाड़ के साथ अपने क्यूबिट से अधिक से अधिक क्वांटम जादू निचोड़ने की क्षमता का परीक्षण किया जा सके। आरोनसन कहते हैं, “जब मैंने 2018 में पहली बार अपना प्रमाणित यादृच्छिकता प्रोटोकॉल प्रस्तावित किया था, तो मुझे नहीं पता था कि इसका प्रायोगिक प्रदर्शन देखने के लिए मुझे कितने समय तक इंतजार करना होगा।” “मूल प्रोटोकॉल पर निर्माण करना और इसे समझना वास्तविक क्रिप्टोग्राफ़िक अनुप्रयोगों के लिए प्रमाणित यादृच्छिक बिट्स उत्पन्न करने के लिए क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करने की दिशा में पहला कदम है।”

जब हम पासा फेंकते हैं, कार्ड चुनते हैं, या एक से एक बिलियन के बीच की संख्या के बारे में सोचते हैं, तो हमारे कार्य अनगिनत नियमों का एक संयोजन होते हैं, जिनमें से प्रत्येक एक पेंडुलम के झूलने की तरह मूल रूप से विश्वसनीय और पूर्वानुमानित होता है। यहां तक ​​कि लावा लैंप की दीवार में मोम के घूमने जैसी अराजक घटनाएं भी – सिद्धांत रूप में – थर्मोडायनामिक्स द्वारा नियत हैं। नियमों का यह जाल जितना जटिल लग सकता है, तथ्य यह है कि उनमें से प्रत्येक भौतिकी द्वारा एक ही परिणाम के लिए पूर्वनिर्धारित है, जो पैटर्न के लिए जगह छोड़ता है जिसका पर्याप्त रूप से स्मार्ट कंप्यूटर द्वारा फायदा उठाया जा सकता है। जब आप चाहते हैं कि आपके एन्क्रिप्शन को तोड़ना असंभव हो, या आपके डंगऑन और ड्रैगन्स हाफ-एल्फ पैलाडिन के पास वास्तव में यादृच्छिक करिश्मा स्कोर हो, तो आप यही नहीं चाहते।

क्वांटम भौतिकी नियमों के एक अलग सेट द्वारा काम करती है, जिसमें एक कण के गुणों को निर्धारित करने वाला अपना स्वयं का अंतर्निहित यादृच्छिक संख्या जनरेटर होता है। जहाँ तक हम जानते हैं, आस-पास कोई छिपी हुई स्ट्रिंग काम नहीं कर रही है जिस पर एक सुपरकंप्यूटर चतुराई से अपना दांव लगा सके। 56 ‘क्वांटम पासा’ के भाग्य को एक साथ जोड़कर और शास्त्रीय भौतिकी के हस्तक्षेप को कम करने के लिए आरोनसन और हंग के प्रोटोकॉल का उपयोग करके, टीम ने क्वांटिनम के उपकरण को कई समस्याओं को हल करने के लिए मजबूर किया जो इसकी यादृच्छिक चयन प्रक्रिया पर निर्भर थीं।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि अंतिम परिणाम उपयुक्त रूप से यादृच्छिक है, शोधकर्ताओं ने मानकीकृत बेंचमार्क प्रोटोकॉल का उपयोग करके कई सुपरकंप्यूटरों पर परिणाम को सत्यापित किया, जो क्वांटम सर्वर के परिणामों की सैद्धांतिक आदर्शों से तुलना करता है। प्रति सेकंड एक मिलियन ट्रिलियन से अधिक ऑपरेशन (1.1 एक्साफ्लॉप्स) के संयुक्त प्रदर्शन के साथ, कंप्यूटरों ने प्रक्रिया को एक ऐसा स्कोर दिया जो आसानी से वास्तविक यादृच्छिकता के लिए बेंचमार्क को साफ़ करता है। इस परिणाम ने कोई संदेह नहीं छोड़ा कि समाधान में कोई खामियाँ नहीं थीं, जिन्हें उन्नत सुपरकंप्यूटरों का एक बैंक पर्याप्त समय दिए जाने पर खोज सकता था और सुलझा सकता था।

यादृच्छिक बिट्स उत्पन्न करने के लिए क्वांटम अनिश्चितता का उपयोग करना अपने आप में नया नहीं है। फिर भी कार्य को पूरा करने के लिए इंटरनेट पर क्वांटिनम के हाल ही में अपग्रेड किए गए सिस्टम मॉडल H2 क्वांटम कंप्यूटर तक पहुँच कर, टीम ने प्रदर्शित किया कि ‘एक नंबर चुनें’ का अंतिम खेल जल्द ही दुनिया भर में लगभग कोई भी खेल सकता है। “प्रमाणित क्वांटम यादृच्छिकता का हमारा अनुप्रयोग न केवल हमारी ट्रैप्ड-आयन तकनीक के बेजोड़ प्रदर्शन को प्रदर्शित करता है,” हज़रा कहते हैं, “बल्कि वित्त, विनिर्माण और उससे परे जैसे उद्योगों में मजबूत क्वांटम सुरक्षा प्रदान करने और उन्नत सिमुलेशन को सक्षम करने के लिए एक नया मानक स्थापित करता है।

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