भौतिक और तार्किक क्वबिट

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क्वांटम कम्प्यूटिंग में, अंश मौलिक कंप्यूटिंग में बिट (बाइनरी अंक) के अनुरूप सूचना की इकाई है, किन्तु यह सुपरपोजिशन (क्वांटम यांत्रिकी) और क्वांटम जटिल होते है जैसे क्वांटम यांत्रिक गुण से प्रभावित है जो क्वैबिट को कुछ तथ्यों में अधिक होने की अनुमति देता है। इस प्रकार कुछ कार्यों (कंप्यूटिंग) के लिए मौलिक बिट्स से अधिक शक्तिशाली कम्प्यूटेशनल समस्याओं को हल करने के लिए क्वांटम परिपथ और क्वांटम लॉजिक गेट्स से बने क्वांटम एल्गोरिथ्म में क्वबिट का उपयोग किया जाता है, जहां उनका उपयोग इनपुट/आउटपुट और मध्यवर्ती गणनाओं के लिए किया जाता है।

'फिजिकल क्वबिट' भौतिक उपकरण है जो दो-अवस्था क्वांटम प्रणाली के रूप में व्यवहार करता है, जिसका उपयोग कंप्यूटर सिस्टम के घटक के रूप में किया जाता है।[1][2] तार्किक क्वबिट भौतिक या एब्स्ट्रेक्ट क्वबिट है जो क्वांटम एल्गोरिदम या क्वांटम परिपथ में निर्दिष्ट अनुसार कार्य करता है [3] इस प्रकार एकात्मक परिवर्तन (क्वांटम यांत्रिकी) के अधीन, क्वांटम लॉजिक गेट्स (सी.एफ. प्रसार विलंब मौलिक लॉजिक गेट्स के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स) द्वारा प्रयोग करने योग्य पर्याप्त सुसंगत समय है।[1][4][5]

As of September 2018, क्वबिट्स को प्रयुक्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली अधिकांश तकनीकों में स्थिरता, क्वांटम डीकोहेरेंस, जैसे कथनों का सामना करना पड़ता है।[6][7] इस प्रकार दोष सहिष्णुता [8][9] और मापनीयता [6][9][10] इस कारण से, इकाई का निर्माण करने के लिए त्रुटि-सुधार के प्रयोजनों के लिए कई भौतिक क्वैबिट की आवश्यकता होती है इस प्रकार जो क्वांटम परिपथ या एल्गोरिदम में एकल क्वबिट के रूप में तार्किक रूप से व्यवहार करता है; यह क्वांटम त्रुटि सुधार का विषय है।[3][11] इस प्रकार, समकालीन तार्किक क्वबिट भौतिक कार्यान्वयन उपयोगी गणना करने के लिए आवश्यक स्थिरता, त्रुटि-सुधार और दोष सहिष्णुता प्रदान करने के लिए कई भौतिक क्वबिट प्रदान करता है।[1][7][11]

अवलोकन

1-बिट और 2-बिट क्वांटम लॉजिक गेट संचालन को सार्वभौमिक दिखाया गया है।[12][13][14][15] क्वांटम एल्गोरिदम को क्वांटम परिपथ के रूप में त्वरित किया जा सकता है।[16][17] एक तार्किक क्वैबिट निर्दिष्ट करता है कि एकल क्वबिट को क्वांटम एल्गोरिदम में कैसे व्यवहार करना चाहिए, यह क्वांटम लॉजिक ऑपरेशंस के अधीन है, जिसे क्वांटम लॉजिक गेट्स से बनाया जा सकता है। चूँकि, वर्तमान प्रौद्योगिकियों में समस्याएँ एकल दो-स्तर क्वांटम सिस्टम को रोकती हैं, जिनका उपयोग भौतिक क्वैबिट के रूप में किया जा सकता है, इस जानकारी को उपयोगी होने के लिए विश्वसनीय रूप से एन्कोडिंग और लंबे समय तक बनाए रखते है। इसलिए, स्केलेबल क्वांटम कंप्यूटर बनाने के वर्तमान प्रयासों में क्वांटम त्रुटि सुधार की आवश्यकता होती है, और एकल, त्रुटि-सहिष्णु तार्किक क्वबिट बनाने के लिए एकाधिक (वर्तमान में कई) भौतिक क्वबिट का उपयोग किया जाना चाहिए। उपयोग की गई त्रुटि-सुधार योजना और प्रत्येक भौतिक क्वबिट की त्रुटि दर के आधार पर, 1,000 भौतिक क्वबिट तक की एकल तार्किक क्वबिट बनाई जा सकती है।[18]

संस्थानिक क्वांटम कंप्यूटिंग

संस्थानिक क्वबिट का दृष्टिकोण, जो संस्थानिक क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत का लाभ उठाता है, जिसको प्रति तार्किक क्वैबिट के लिए बहुत कम या यहां तक ​​कि भौतिक क्वैबिट की आवश्यकता के रूप में प्रस्तावित किया गया है।[10] संस्थानिक क्वैबिट कणों के वर्ग पर निर्भर करते हैं जिन्हें एनीऑन कहा जाता है, जिसमें स्पिन (भौतिकी) है जो न तो अर्ध-पूर्णांक या अर्ध-अभिन्न (फर्मियन) है और न ही पूर्णांक बोसॉन है, और इसलिए न तो फर्मी-डिराक सांख्यिकी और न ही बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी का पालन करते हैं। कण व्यवहार [19] कोई भी अपनी विश्व रेखाओं में ब्रैड समरूपता प्रदर्शित करता है, जिसमें क्वैबिट की स्थिरता के लिए वांछनीय गुण होते हैं। विशेष रूप से, स्पिन-सांख्यिकी प्रमेय के अनुसार, किसी को भी दो या उससे कम स्थानिक आयामों तक सीमित प्रणालियों में उपस्थित होना चाहिए, जो बताता है कि 3 या अधिक स्थानिक आयामों में, केवल फ़र्मियन और बोसॉन ही संभव हैं।[19]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 Shaw, Bilal; Wilde, Mark M.; Oreshkov, Ognyan; Kremsky, Isaac; Lidar, Daniel A. (2008-07-18). "एक तार्किक क्यूबिट को छह भौतिक क्यूबिट में एन्कोड करना". Physical Review A. 78 (1): 012337. arXiv:0803.1495. Bibcode:2008PhRvA..78a2337S. doi:10.1103/PhysRevA.78.012337. ISSN 1050-2947. S2CID 40040752.
  2. ↑ Viola, Lorenza; Knill, Emanuel; Laflamme, Raymond (2001-09-07). "Constructing Qubits in Physical Systems". Journal of Physics A: Mathematical and General. 34 (35): 7067–7079. arXiv:quant-ph/0101090. Bibcode:2001JPhA...34.7067V. doi:10.1088/0305-4470/34/35/331. ISSN 0305-4470. S2CID 14713492.
  3. ↑ 3.0 3.1 Heeres, Reinier W.; Reinhold, Philip; Ofek, Nissim; Frunzio, Luigi; Jiang, Liang; Devoret, Michel H.; Schoelkopf, Robert J. (2016-08-08). "Implementing a Universal Gate Set on a Logical Qubit Encoded in an Oscillator". Nature Communications. 8 (1): 94. arXiv:1608.02430. doi:10.1038/s41467-017-00045-1. ISSN 2041-1723. PMC 5522494. PMID 28733580.
  4. ↑ "लॉजिकल क्यूबिट्स (LogiQ)". Intelligence Advanced Research Projects Activity (in English). Retrieved 2018-09-18.
  5. ↑ "लॉजिकल क्यूबिट्स (LogiQ)". www.iarpa.gov (in English). Retrieved 2018-10-04.
  6. ↑ 6.0 6.1 Ristè, D.; Poletto, S.; Huang, M.-Z.; Bruno, A.; Vesterinen, V.; Saira, O.-P.; DiCarlo, L. (2014-10-20). "स्टेबलाइजर माप का उपयोग करके तार्किक क्वबिट में बिट-फ्लिप त्रुटियों का पता लगाना". Nature Communications. 6 (1): 6983. arXiv:1411.5542. doi:10.1038/ncomms7983. ISSN 2041-1723. PMC 4421804. PMID 25923318.
  7. ↑ 7.0 7.1 Kapit, Eliot (2016-04-12). "A Very Small Logical Qubit". Physical Review Letters. 116 (15): 150501. arXiv:1510.06117. doi:10.1103/PhysRevLett.116.150501. ISSN 0031-9007. PMID 27127945. S2CID 118476207.
  8. ↑ Nigg, Daniel; Mueller, Markus; Martinez, Esteban A.; Schindler, Philipp; Hennrich, Markus; Monz, Thomas; Martin-Delgado, Miguel A.; Blatt, Rainer (2014-07-18). "Experimental Quantum Computations on a Topologically Encoded Qubit". Science. 345 (6194): 302–305. arXiv:1403.5426. Bibcode:2014Sci...345..302N. doi:10.1126/science.1253742. ISSN 0036-8075. PMID 24925911. S2CID 9677048.
  9. ↑ 9.0 9.1 "क्वांटम कंप्यूटिंग में स्केलेबिलिटी हासिल करना". Microsoft Cloud Blogs (in English). Microsoft. 2018-05-16. Retrieved 2018-09-18.
  10. ↑ 10.0 10.1 Mishmash, Ryan; Alicea, Jason (2017-08-16). "Topological qubits: Arriving in 2018?". Quantum Frontiers. Retrieved 2018-09-17.
  11. ↑ 11.0 11.1 Jones, Cody; Fogarty, Michael A.; Morello, Andrea; Gyure, Mark F.; Dzurak, Andrew S.; Ladd, Thaddeus D. (2018-06-01). "A logical qubit in a linear array of semiconductor quantum dots". Physical Review X. 8 (2): 021058. arXiv:1608.06335. Bibcode:2018PhRvX...8b1058J. doi:10.1103/PhysRevX.8.021058. ISSN 2160-3308. S2CID 119108989.
  12. ↑ DiVincenzo, David P. (1995-02-01). "Two-bit gates are universal for quantum computation". Physical Review A. 51 (2): 1015–1022. arXiv:cond-mat/9407022. Bibcode:1995PhRvA..51.1015D. doi:10.1103/PhysRevA.51.1015. PMID 9911679. S2CID 2317415.
  13. ↑ Deutsch, David; Barenco, Adriano; Ekert, Artur (1995-06-08). "Universality in Quantum Computation". Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical and Physical Sciences. 449 (1937): 669–677. arXiv:quant-ph/9505018. Bibcode:1995RSPSA.449..669D. CiteSeerX 10.1.1.54.2646. doi:10.1098/rspa.1995.0065. ISSN 1471-2946. S2CID 15088854.
  14. ↑ Barenco, Adriano (1995-06-08). "A Universal Two-Bit Gate for Quantum Computation". Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical and Physical Sciences. 449 (1937): 679–683. arXiv:quant-ph/9505016. Bibcode:1995RSPSA.449..679B. doi:10.1098/rspa.1995.0066. ISSN 1471-2946. S2CID 119447556.
  15. ↑ Lloyd, Seth (1995-07-10). "Almost Any Quantum Logic Gate is Universal". Physical Review Letters. 75 (2): 346–349. Bibcode:1995PhRvL..75..346L. doi:10.1103/PhysRevLett.75.346. PMID 10059671.
  16. ↑ Yazdani, Maryam; Zamani, Morteza Saheb; Sedighi, Mehdi (2013-06-09). "ILP और ग्राफ़ ड्राइंग का उपयोग करके एक क्वांटम भौतिक डिज़ाइन प्रवाह". Quantum Information Processing Journal. 12 (10): 3239. arXiv:1306.2037. Bibcode:2013QuIP...12.3239Y. doi:10.1007/s11128-013-0597-6. S2CID 12195937.
  17. ↑ Whitney, Mark; Isailovic, Nemanja; Patel, Yatish; Kubiatowicz, John (2007-04-02). "क्वांटम सर्किट के लिए लेआउट और नियंत्रण की स्वचालित पीढ़ी". ACM Computing Frontiers. arXiv:0704.0268.
  18. ↑ Fowler, Austin G.; Mariantoni, Matteo; Martinis, John M.; Cleland, Andrew N. (2012). "Surface codes: Towards practical large-scale quantum computation". Physical Review A. 86 (3): 032324. arXiv:1208.0928. Bibcode:2012PhRvA..86c2324F. doi:10.1103/PhysRevA.86.032324. ISSN 1050-2947. S2CID 119277773.
  19. ↑ 19.0 19.1 Wilczek, Frank (2018-02-27). "How 'Anyon' Particles Emerge From Quantum Knots | Quanta Magazine". Quanta Magazine. Retrieved 2018-09-18.
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