क्यूब की संख्या "बकवास" क्यों है, और क्वांटम संचार केवल कम दूरी पर मान्य है

हमने दूसरी क्वांटम क्रांति देखी है, भौतिकी के प्रोफेसर अलेक्जेंडर लवोव्स्की ने कहा। वह इस तथ्य के साथ तर्क देते हैं कि मानवता ने यूनिट स्तर पर क्वांटम सिस्टम को नियंत्रित करना सीख लिया है।

फिर एक क्वांटम कंप्यूटर अभी तक सभी के डेस्क पर क्यों नहीं दिखाई दिया और एक अटूट क्वांटम संचार लाइन के माध्यम से VKontakte से संगीत नहीं चला? इसके बारे में, साथ ही रूसी विज्ञान के विकास के बारे में और यह कि "कूलर" ब्लॉकचेन या क्वांटा की तकनीक है, प्रोफेसर ने व्यक्तिगत रूप से कहा था।

अलेक्जेंडर ल्योव्स्की - पीएचडी, कैलगरी विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर, रूसी क्वांटम सेंटर (आरसीसी) के वैज्ञानिक परिषद के सदस्य, ऑप्टिक्स एक्सप्रेस के संपादक, क्वांटम विज्ञान के लोकप्रिय।

साक्षात्कारकर्ता: इल्या लोपाटिन
उत्तरदाता: अलेक्जेंडर ल्वोव्स्की

आज, एक क्वांटम कंप्यूटर 10+ मिलियन डॉलर में खरीदा जा सकता है, जो कि, उदाहरण के लिए, Google द्वारा किया गया था। जबकि ऐसा कंप्यूटर केवल संकीर्ण रूप से लक्षित समस्याओं को हल करने में प्रभावी है। खरीदार इस राशि का भुगतान करने की क्या उम्मीद कर रहे हैं?

Google ने कनाडाई कंपनी डी-वेव का "क्वांटम कंप्यूटर" खरीदा। यह एक सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटर नहीं है, लेकिन तथाकथित क्वांटम एनीलर - "क्वांटम एनीलर।" मेरे कई सहयोगियों - क्वांटम साइबरनेटिक्स के क्षेत्र में सैद्धांतिक विशेषज्ञ - मानते हैं कि इस डिवाइस का शास्त्रीय पर कोई लाभ नहीं है। हालाँकि Google और D-Wave विशिष्ट कार्यों के उदाहरण दिखाते हैं जिन्हें पारंपरिक, क्लासिक कंप्यूटर की तुलना में इस डिवाइस के साथ तेज़ी से हल किया जा सकता है, विरोधियों का तर्क है कि यह इसलिए है क्योंकि शास्त्रीय एल्गोरिदम केवल इष्टतम नहीं हैं। दूसरे शब्दों में, एक फायदा यह है कि इस तथ्य से उत्पन्न होने वाला एक भ्रम है कि हम शास्त्रीय "लोहा" से बाहर नहीं निकलते हैं, यह सब कुछ करने में सक्षम है।

संक्षेप में, वैज्ञानिक बहस है। हम, सामान्य लोग, किसी भी मामले में उनसे लाभान्वित होंगे: या तो हमारे पास क्वांटम कंप्यूटर होंगे, या शास्त्रीय एल्गोरिदम में काफी सुधार होगा।

इस बीच, इन विवादों को हल नहीं किया गया है, यह सवाल कि क्या इस कंप्यूटर का शास्त्रीय पर एक सैद्धांतिक लाभ है, सिद्धांत रूप में, पृष्ठभूमि में फीका पड़ता है। यदि इस उपकरण का उपयोग यहां और अब आप क्लासिक कंप्यूटर की तुलना में समस्या को सौ या दस लाख गुना तेजी से हल कर सकते हैं, तो इसे इस तरह से हल क्यों नहीं किया जा सकता है?

निवेशक कई परियोजनाओं में निवेश करते हैं। एक क्वांटम कंप्यूटर परियोजना एक उच्च जोखिम उच्च लाभ है। यह स्पष्ट है कि इसमें से कुछ भी नहीं आ सकता है, लेकिन अगर ऐसा होता है, तो निकास बहुत बड़ा होगा (हजारों, या यहां तक ​​कि हजारों प्रतिशत भी)। इसलिए, औसतन, उम्मीद के मुताबिक, परियोजना निवेश के लिए आकर्षक, जीतने वाली निकलती है।

हार्वर्ड ने एक 51-qubit कंप्यूटर बनाया। मुझे बताओ, क्या यह दूसरी क्वांटम क्रांति पर लागू होता है, या पहले भी?

दूसरी क्वांटम क्रांति उनके व्यक्तिगत घटकों (आयनों, फोटॉनों, परमाणुओं) के स्तर पर जटिल उलझे हुए क्वांटम सिस्टम को नियंत्रित करने की क्षमता है। यह पहली क्वांटम क्रांति से मुख्य अंतर है - मैक्रोस्कोपिक उपकरणों का आविष्कार, जो हालांकि, वे अपने काम के आधार के रूप में क्वांटम भौतिकी का उपयोग करते हैं, व्यक्तिगत नियंत्रण में सक्षम नहीं हैं। ट्रांजिस्टर और लेजर ने एकीकृत सर्किट, कंप्यूटर, इंटरनेट, मोबाइल संचार के उद्भव का नेतृत्व किया - सामान्य रूप से, दुनिया को जिस तरह से हम अब जानते हैं, उसने इसे बनाया। और दूसरी क्वांटम क्रांति से हम और भी अधिक की उम्मीद करते हैं!

हार्वर्ड प्रयोग, निश्चित रूप से, दूसरी क्वांटम क्रांति का एक तत्व है। हालांकि, यह एक क्वांटम कंप्यूटर नहीं है, लेकिन तथाकथित क्वांटम सिम्युलेटर है। दूसरे शब्दों में, यह एक कंप्यूटिंग डिवाइस नहीं है, बल्कि एक प्रकार की भौतिक प्रणाली है जो आपको अधिक जटिल भौतिक प्रणालियों का अनुकरण करने की अनुमति देती है, विशेष रूप से, ठोस अवस्था भौतिकी।


हार्वर्ड में बनाया गया एक उपकरण। इस परियोजना का नेतृत्व हार्वर्ड विश्वविद्यालय के मिखाइल लुकिन और मार्कस ग्रीनर ने किया, साथ ही आईआईटी से वूलन वुलेट ने भी किया।

क्वांटम कंप्यूटर बनाते समय क्वाइबेट्स की संख्या की वृद्धि को क्या सीमित करता है? 5, 50, 2000 नंबर कहां से आते हैं? क्या समस्या ठीक संख्या की संख्या में है?

हां, हर किसी को क्वैट्स की संख्या से मापा जाता है ... वास्तव में, यह बकवास है, क्योंकि यह मात्रा नहीं है जो मायने रखती है, लेकिन गुणवत्ता। आधुनिक क्वैबिट बेहद "नाजुक" हैं: वे बाहरी दुनिया के साथ बातचीत करते हैं और बहुत जल्दी अपनी क्वांटम जानकारी खो देते हैं। उनकी मदद से सरलतम क्वांटम गणनाओं को अंजाम देना असंभव है। ऐसा करने के लिए, आपको पहले वह करने की आवश्यकता है जिसे हम एक तार्किक क्वाइब कहते हैं, जो त्रुटियों को ठीक करके अनिश्चित काल तक क्वांटम सूचना का समर्थन कर सकता है। आदेश में एक तार्किक qubit बनाने के लिए, दसियों या यहां तक ​​कि सैकड़ों भौतिक लोगों की आवश्यकता होती है।

क्लासिक कंप्यूटर भी यह है। त्रुटियां लगातार वहां होती हैं, और यदि आप उन्हें सही नहीं करते हैं, तो सूचना तुरंत गायब हो जाएगी। लेकिन चूंकि सुधार एल्गोरिदम हैं, इसलिए हमें कोई त्रुटि नहीं दिखाई देती है। हम देखते हैं कि सूचना अनिश्चित काल तक संग्रहीत है।

क्वांटम कंप्यूटिंग में, अभी तक ऐसी कोई तकनीक नहीं है, क्योंकि भौतिक क्वाइब की गुणवत्ता एक तार्किक को भी महसूस करने के लिए पर्याप्त नहीं है। इसलिए, सभी कोट्स की संख्या के बारे में ध्यान से बात करनी चाहिए।

हम नियमित रूप से क्वांटम उलझाव के आधार पर एक क्वांटम संचार लाइन के लॉन्च के बारे में सुनते हैं। यह व्यावसायिक दृष्टि से कितना लागू है?

अधिकांश आधुनिक क्वांटम संचार लाइनें क्वांटम उलझनों पर आधारित नहीं हैं। यह अच्छा है, क्योंकि उलझाव एक जटिल घटना है: इसे प्राप्त करना और लागू करना मुश्किल है। आधुनिक क्वांटम संचार, एक नियम के रूप में, कमजोर लेजर दालों का उपयोग करता है - जैसे कि प्रत्येक व्यक्तिगत पल्स में औसतन एक फोटॉन से कम होता है। कभी-कभी एक फोटॉन स्काइप करता है, तो आप उस पर कुछ जानकारी रिकॉर्ड कर सकते हैं और कुछ दूरी पर भेज सकते हैं। इस मामले में, आप यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि अगर कोई इस फोटॉन को चुराता है, तो वह उसी क्वांटम स्थिति में इसे पुन: पेश करने में सक्षम नहीं होगा। क्वांटम संचार की गोपनीयता इसी पर आधारित है।

आधुनिक क्वांटम संचार की समस्या यह है कि यह कम दूरी पर ही काम करता है। क्यों? क्योंकि फाइबर लाइनों में नुकसान 10-15 किमी के लिए दो के कारक के क्रम का है। इसका मतलब यह है कि, उदाहरण के लिए, मास्को से सेंट पीटर्सबर्ग तक की लाइन में, 10 ¹⁸ में से केवल एक - अरब अरब - आवेग अपने गंतव्य तक पहुंचेंगे। ऐसी गति पर, निश्चित रूप से, उचित मात्रा में जानकारी संचारित करना असंभव है।

सामान्य तौर पर, शास्त्रीय संचार लाइन में, यह समस्या भी मौजूद है, लेकिन इसे रिपीटर्स या एम्पलीफायरों की मदद से हल किया जाता है। एक एम्पलीफायर हर कुछ दसियों किलोमीटर स्थापित किया जाता है, जो ऑप्टिकल सिग्नल के स्तर को शुरुआती एक तक बढ़ाता है। यह एक क्वांटम लाइन के साथ नहीं किया जा सकता है, क्योंकि इस तरह के एक एम्पलीफायर एक जासूस से अप्रभेद्य होगा: यह फोटॉनों को बदलता है और ऐसा ही करता है। इसलिए, एक और तकनीक का आविष्कार किया जाना चाहिए - तथाकथित क्वांटम पुनरावर्तक। इसे महसूस करने के लिए, क्वांटम उलझाव की जरूरत है। अधिक सटीक रूप से, दो घटनाएँ - क्वांटम टेलीपोर्टेशन और क्वांटम ऑप्टिकल मेमोरी।

ब्लॉकचेन क्वांटम तकनीक के लिए कमजोर क्यों है?

ब्लॉकचेन में क्रिप्टोग्राफ़िक हैश फ़ंक्शन का उपयोग किया जाता है: प्रत्येक बाद वाले ब्लॉक में पिछले एक का हैश फ़ंक्शन होता है, जिसके कारण अब पूरी श्रृंखला की अखंडता का उल्लंघन किए बिना किसी एक ब्लॉक में संग्रहीत जानकारी को बदलना असंभव है। एक क्वांटम कंप्यूटर हैश फ़ंक्शन की गणना को प्रतिवर्ती बना सकता है, अर्थात यह ब्लॉक में एक परिवर्तन कर सकता है ताकि हैश में परिवर्तन न हो।

क्रिप्टोकरेंसी के लिए विशिष्ट एक और भेद्यता है: एक डिजिटल हस्ताक्षर। जिस किसी के पास क्वांटम कंप्यूटर है, वह डिजिटल हस्ताक्षर को नकली कर सकेगा, अर्थात, अपने डिजिटल हस्ताक्षर का उपयोग करके कुछ अरबपतियों की ओर से एक बड़ा धन हस्तांतरण कर सकता है। इस प्रकार, जैसे ही एक सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटर का आविष्कार किया जाता है, बिटकॉइन और सभी आधुनिक क्रिप्टोकरेंसी के लिए, लागत शून्य हो जाएगी।

हाल ही में, हम रूसी क्वांटम सेंटर में ब्लॉकचिन के लिए क्वांटम संचार प्रौद्योगिकी को लागू करके इन कमजोरियों को खत्म करने का एक तरीका लेकर आए हैं। मुझे लगता है कि निश्चित रूप से, ब्लॉकचेन और क्रिप्टोकरेंसी का भविष्य है - वे विकास की प्रक्रिया में क्वांटम प्रौद्योगिकियों के साथ बस बदलेंगे और संश्लेषित होंगे।

मान लीजिए कि भौतिक विज्ञानी माइक्रोवर्ल्ड के अध्ययन में फंस गए हैं। तेजी से क्या होगा - उस व्यक्ति की समझ में नहीं आ रहा है कि वह कुछ भी नहीं समझता है और वह किसी अन्य चीज का आविष्कार नहीं करेगा, या वैश्विक सुपरप्रोजेक्ट को वित्त करने में असमर्थता जो हैड्रोन कोलाइडर की तुलना में 10 गुना अधिक महंगा होगा?

मेरा मानना ​​है कि 20 वीं सदी में, भौतिकी अन्य विज्ञानों की तुलना में बहुत आगे निकल गई है। विज्ञान का विकास हमेशा व्यावहारिक अनुप्रयोग द्वारा निर्धारित किया गया है। और अब भौतिकी के ज्ञान का स्तर व्यवहार में उपयोग किए जा सकने वाले उपयोग की तुलना में अधिक परिमाण के कई आदेश हैं। क्या मुझे और पता चल सकता है? निश्चित रूप से, लेकिन इसके लिए यह वास्तव में विशाल दूरबीनों या महंगे त्वरक का निर्माण करने के लिए आवश्यक है। सवाल है - क्यों? एक बेकार जिज्ञासा?

इसलिए, यह मुझे लगता है कि 21 वीं सदी में, भौतिकी अपने विकास को धीमा कर देगी और साइबरनेटिक्स और जीव विज्ञान जैसे विज्ञानों को रास्ता देगी, क्योंकि इन विज्ञानों में हमारी नाक के ठीक सामने रहस्य हैं: कोशिकाओं की व्यवस्था कैसे की जाती है, बीमारियों का इलाज कैसे किया जाता है, आनुवंशिकता आदि। तकनीकी मामलों में - जीव विज्ञान के साथ इंटरफेस में साइबरनेटिक्स। मस्तिष्क कैसे काम करता है, हम कैसे सोचते हैं, मशीन को एक व्यक्ति की तरह कैसे सोचें? ये वैज्ञानिक कार्य बेहद दिलचस्प और प्रासंगिक हैं, और सबसे महत्वपूर्ण बात - उनका समाधान आपको वास्तविक दुनिया के बिक्री उपकरणों को विकसित करने की अनुमति देता है जो लोगों के जीवन में सुधार करेंगे।



आपके एक साक्षात्कार में, आपने देखा कि घरेलू वैज्ञानिकों का विकास अनुसंधान संस्थान में अलगाव से बाधित है। क्या यह कथन विदेशी विज्ञान के लिए सही है? या यह सिर्फ रूस में विज्ञान के बारे में था?

रूसी वैज्ञानिक प्रणाली सोवियत एक की विरासत है, जिसे शीत युद्ध के लिए कैद किया गया था। उन दिनों में, इसने अपने कार्यों को अच्छी तरह से किया: सोवियत विज्ञान को दुनिया में उच्चतम स्तर पर उद्धृत किया गया था। और जब शीत युद्ध समाप्त हो गया, तो विज्ञान के लिए राज्य का समर्थन तेजी से कमजोर हो गया, इसकी फंडिंग कम हो गई। नतीजतन, रूसी विज्ञान को सोवियत विज्ञान से विरासत में सबसे अच्छा नहीं मिला, लेकिन सबसे खराब विशेषताएं - विशेष रूप से, इसका अलगाव। कई सालों से लोग एक ही काम कर रहे हैं, बाहरी दुनिया के साथ और विश्व विज्ञान के साथ बहुत कमजोर बातचीत कर रहे हैं। कारणों में से एक यह है कि एक रूसी वैज्ञानिक अपने करियर के शुरुआती चरण में एक स्थायी स्थिति प्राप्त करता है। उदाहरण के लिए, एक स्नातक छात्र अपने जीवन के बाकी समय के लिए नौकरी की गारंटी देता है। यह पता चला है कि यह कुछ नया सीखने का कोई मतलब नहीं है, दुनिया को यह साबित करने के लिए कि आप कुछ लायक हैं - आप इस शोध संस्थान में बैठ सकते हैं, एक छोटा वेतन प्राप्त कर सकते हैं और एक सामान्य व्यक्ति की तरह रह सकते हैं।

इस संबंध में, मुझे अंतर्राष्ट्रीय विज्ञान का दृष्टिकोण पसंद है, जहां 30-40 वर्ष से कम उम्र के व्यक्ति के पास स्थायी स्थिति नहीं है। परिणामस्वरूप, उसे खोज जारी रखने, काम करने के लिए प्रेरित किया जाता है। अगर कोई वैज्ञानिक पहाड़ पर कुछ नया करना छोड़ता है - तो वह बस कूड़ेदान में रहेगा। हां, ऐसा दबाव एक अप्रिय इंजन है, लेकिन यह केवल मनुष्य का नहीं, बल्कि विज्ञान का भी इंजन है।

इसके अलावा, एक विदेशी प्रणाली में, एक व्यक्ति, एक नियम के रूप में, अपने कैरियर के विभिन्न चरणों को करता है - जब तक कि वह एक स्थायी स्थिति नहीं प्राप्त करता है - विभिन्न समूहों, विश्वविद्यालयों में, अक्सर विभिन्न देशों में। नतीजतन, हर कोई अनूठे अनुभव और अनूठे विचारों का वाहक होता है जिसे किसी अन्य की तरह संश्लेषित किया जा सकता है।

क्या ज्ञान के वैकल्पिक स्रोत के रूप में ऑनलाइन शिक्षा प्रभावी हो सकती है?

मेरा मानना ​​है कि ऑनलाइन शिक्षा ही शिक्षा का भविष्य है। मैं खुद ऑनलाइन कोर्स सीखने की मशीन में महारत हासिल कर रहा हूं। विधि अच्छी तरह से काम करती है - मैं स्वयं प्रभावशीलता को देखने के लिए तैयार हूं।

संस्थान में 200 लोगों के दर्शकों में एक व्याख्याता है, कुछ प्रसारित करता है, और छात्र सोते हैं। क्या कहना है? फीडबैक के बिना, एक दिशा में जानकारी का हस्तांतरण होता है।

यह स्पष्ट है कि व्याख्यान अपरिहार्य हैं। लेकिन फिर दुनिया के सर्वश्रेष्ठ व्याख्याता क्यों नहीं मिले जो 200 लोगों के लिए नहीं बल्कि 20 हजार लोगों के लिए ऑनलाइन पढ़ेंगे। श्रोता किसी भी क्षण अपने व्याख्यान को रोक सकता है, इसे सोच सकता है; सामग्री को सुनें जब यह सुविधाजनक हो, जब कोई मूड हो। विश्वविद्यालय में प्रोफेसर और शिक्षक की भूमिका बदल जाएगी: यह प्रसारण नहीं होगा, लेकिन इंटरैक्टिव शिक्षा - सेमिनार जिसमें छात्र सीधे शिक्षक से संवाद कर सकते हैं, अपने अनुभव से सीख सकते हैं और अपने सवालों के जवाब पा सकते हैं।

पूर्णकालिक शिक्षा के साथ संयुक्त होने पर ऑनलाइन शिक्षा प्रभावी है। मुझे आशा है कि इस दिशा में अवधारणा बदल जाएगी: अधिक बातचीत, और व्याख्यान - ऑनलाइन।

सार्वजनिक व्याख्यान देने के लिए आपकी प्रेरणा क्या है?

यह आपके द्वारा पूछे गए अलगाव विषय के लिए प्रासंगिक है। एक वैज्ञानिक के पास आम तौर पर अपने आरामदायक हाथी दांत टॉवर में खुद को बंद करने की प्रवृत्ति होती है - यह शोध करने के लिए कि दुनिया भर में उसे और दो या तीन लोगों को क्या रुचि है, केवल उन लेखों को प्रकाशित करने के लिए जो यह युगल पढ़ेगा। अपने रस में उबाल लें। और अगर हम ऐसा हो जाते हैं, तो दुनिया के साथ संवाद करना बंद कर देते हैं, तो हमें क्या फायदा है? इसलिए, मेरा मानना ​​है कि हमारा कर्तव्य विज्ञान को जन-जन तक ले जाना है। न केवल सार्वजनिक शिक्षा के परोपकारी उद्देश्य के लिए, बल्कि यह भी कि खुद से यह पूछना न भूलें कि हमारी गतिविधियों से प्रगति और मानवता को क्या लाभ होता है।

क्वांटम प्रौद्योगिकी सम्मेलन 1 मार्च को आपका लोकप्रिय विज्ञान व्याख्यान क्या होगा?

व्याख्यान के पहले भाग में मैं फोटॉन - प्रकाश के प्राथमिक कणों पर आधारित क्वांटम भौतिकी की मूल बातें के बारे में कुछ शब्द कहूँगा। और क्वांटम विरोधाभासों के बारे में भी। मुझे इस विषय में दिलचस्पी है। यह दिखाता है कि क्वांटम भौतिकी कितनी अद्भुत है, दुनिया की अवधारणा में साधारण परिवर्तन के लिए कितने अविश्वसनीय परिणाम हैं।

प्रस्तुति का दूसरा भाग क्वांटम प्रौद्योगिकियों के उदाहरणों के लिए समर्पित होगा: क्वांटम कंप्यूटिंग, क्वांटम क्रिप्टोग्राफी, क्वांटम क्रोनोमेट्री और सेंसर।