কোয়ান্টাম কম্পিউটিং

কোয়ান্টাম কম্পিউটার মুলত পদার্থবিজ্ঞানের একটি শাখা কোয়ান্টাম মেকানিক্স বা কোয়ান্টাম বলবিদ্যার উপর ভিত্তি করে কাজ করে। বিট এর বদলে এখানে মৌলিক বা ক্ষুদ্রতম একক হিসেবে ব্যবহার করা হয়/হবে যেটা,তার নাম হচ্ছে qubit (কিউবিট)।কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের মৌলিক তথ্যের একক, কিউবিট (বা “কোয়ান্টাম বিট”), ক্লাসিক্যাল কম্পিউটিংয়ের বিটের মতো একই কাজ করে। তবে, একটি ক্লাসিক্যাল বিটের মতো নয়, যা দুটি অবস্থার একটিতে থাকতে পারে (একটি বাইনারি), একটি কিউবিট তার দুটি “বেসিস” অবস্থার একটি সুপারপজিশনে থাকতে পারে, যা মোটামুটি অর্থে এটি উভয় অবস্থায় একসাথে থাকে। একটি কিউবিট পরিমাপ করার সময়, ফলাফলটি একটি ক্লাসিক্যাল বিটের সম্ভাব্য আউটপুট হয়। যদি একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার একটি নির্দিষ্ট উপায়ে কিউবিটকে পরিচালনা করে, তবে ওয়েভ ইন্টারফেরেন্স প্রভাবগুলি কাঙ্খিত পরিমাপের ফলাফলগুলি বাড়িয়ে তুলতে পারে। কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমগুলির নকশা এমন পদ্ধতি তৈরি করে যা একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারকে দক্ষতার সাথে এবং দ্রুত গণনা সম্পাদন করতে দেয়।

যদি একটি ফিজিক্যাল কিউবিট তার পরিবেশ থেকে যথেষ্ট বিচ্ছিন্ন না হয়, তবে কোয়ান্টাম ডেকোহেরেন্স ঘটে , যা গণনায় শব্দ প্রবর্তন করে। বিভিন্ন দেশের সরকার দীর্ঘতর কোহেরেন্স সময় এবং নিম্ন ত্রুটি হারের সাথে স্কেলেবল কিউবিটগুলি বিকাশের লক্ষ্য নিয়ে পরীক্ষামূলক গবেষণায় ব্যাপকভাবে বিনিয়োগ করেছে। দুটি সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল প্রযুক্তি হল সুপারকন্ডাক্টর (যা বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ দূর করে একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহকে বিচ্ছিন্ন করে) এবং আয়ন ফাঁদ (যা বৈদ্যুতিক চৌম্বক ক্ষেত্র ব্যবহার করে একটি একক পারমাণবিক কণাকে আবদ্ধ করে)।

একটি ক্লাসিক্যাল কম্পিউটার যথেষ্ট সময় দিলে কোয়ান্টাম কম্পিউটারের মতো একই গণনামূলক সমস্যাগুলি সমাধান করতে পারে। কোয়ান্টাম জটিলতা তত্ত্ব দেখায় যে কিছু কোয়ান্টাম অ্যালগরিদম পরিচিত ক্লাসিক্যাল অ্যালগরিদমগুলির চেয়ে বহুগুণ বেশি দক্ষ। একটি বৃহৎ স্কেল কোয়ান্টাম কম্পিউটার তত্ত্বগতভাবে এমন গণনামূলক সমস্যাগুলি সমাধান করতে পারে যা কোনও নির্দিষ্ট সময়ের মধ্যে একটি ক্লাসিক্যাল কম্পিউটার দ্বারা সমাধান করা যায় না।

ইতিহাস

অনেক বছর ধরে, কোয়ান্টাম মেকানিক্স এবং কম্পিউটার বিজ্ঞানের ক্ষেত্রগুলি পৃথক একাডেমিক সম্প্রদায় গঠন করেছিল। আধুনিক কোয়ান্টাম তত্ত্ব ১৯২০-এর দশকে বিকশিত হয়েছিল যাতে পারমাণবিক স্কেলে পর্যবেক্ষিত তরঙ্গ-কণা দ্বৈততা ব্যাখ্যা করা যায়, এবং ডিজিটাল কম্পিউটারগুলি পরবর্তী দশকগুলিতে মানব কম্পিউটারগুলিকে ক্লান্তিকর গণনার জন্য প্রতিস্থাপন করতে উদ্ভূত হয়েছিল। উভয় শৃঙ্খলারই দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের সময় ব্যবহারিক প্রয়োগ ছিল; কম্পিউটারগুলি যুদ্ধকালীন ক্রিপ্টোগ্রাফিতে একটি প্রধান ভূমিকা পালন করেছিল, এবং কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞান ম্যানহাটন প্রকল্পে ব্যবহৃত পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞানের জন্য অপরিহার্য ছিল।

যখন পদার্থবিদরা কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল মডেলগুলি গণনামূলক সমস্যায় প্রয়োগ করেছিলেন এবং ডিজিটাল বিটগুলিকে কিউবিটগুলির সাথে বিনিময় করেছিলেন, তখন কোয়ান্টাম মেকানিক্স এবং কম্পিউটার বিজ্ঞানের ক্ষেত্রগুলি একত্রিত হতে শুরু করে। ১৯৮০ সালে, পল বেনিওফ কোয়ান্টাম টুরিং মেশিন প্রবর্তন করেছিলেন, যা একটি সরলীকৃত কম্পিউটার বর্ণনা করতে কোয়ান্টাম তত্ত্ব ব্যবহার করে। যখন ডিজিটাল কম্পিউটারগুলি দ্রুততর হয়ে উঠল, তখন পদার্থবিদরা কোয়ান্টাম ডাইনামিক্স সিমুলেট করার সময় ওভারহেডের একটি সূচকীয় বৃদ্ধি সম্মুখীন হন, যা ইউরি মানিন এবং রিচার্ড ফেইনম্যানকে স্বাধীনভাবে পরামর্শ দেয় যে কোয়ান্টাম ঘটনাগুলির উপর ভিত্তি করে হার্ডওয়্যার কম্পিউটার সিমুলেশনের জন্য আরও দক্ষ হতে পারে। ১৯৮৪ সালের একটি পত্রে, চার্লস বেনেট এবং গিলেস ব্রাসার্ড ক্রিপ্টোগ্রাফি প্রোটোকলগুলিতে কোয়ান্টাম তত্ত্ব প্রয়োগ করেছিলেন এবং দেখিয়েছিলেন যে কোয়ান্টাম কী বিতরণ তথ্য নিরাপত্তা বাড়াতে পারে।

এরপর কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমগুলি ওরাকল সমস্যাগুলি সমাধানের জন্য উদ্ভূত হয়েছিল, যেমন ১৯৮৫ সালে ডয়েচের অ্যালগরিদম, ১৯৯৩ সালে বার্নস্টেইন-ভাজিরানি অ্যালগরিদম এবং ১৯৯৪ সালে সাইমনের অ্যালগরিদম। এই অ্যালগরিদমগুলি ব্যবহারিক সমস্যাগুলি সমাধান করেনি, তবে গাণিতিকভাবে প্রদর্শন করেছিল যে কেউ একটি কোয়ান্টাম অবস্থায় সুপারপজিশনে একটি ব্ল্যাক বক্সকে জিজ্ঞাসা করে আরও তথ্য পেতে পারে, যা কখনও কখনও কোয়ান্টাম প্যারালেলিজম হিসাবে উল্লেখ করা হয়।

পিটার শোর ১৯৯৪ সালে তার অ্যালগরিদমগুলির মাধ্যমে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত আরএসএ এবং ডিফি-হেলম্যান এনক্রিপশন প্রোটোকল ভাঙার জন্য এই ফলাফলগুলির উপর ভিত্তি করে কাজ করেছিলেন, যা কোয়ান্টাম কম্পিউটিং ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য মনোযোগ আকর্ষণ করেছিল। ১৯৯৬ সালে, গ্রোভারের অ্যালগরিদম ব্যাপকভাবে প্রযোজ্য অস্ট্রাকচার্ড সার্চ সমস্যার জন্য একটি কোয়ান্টাম গতি প্রতিষ্ঠা করেছিল। একই বছর, সেথ লয়েড প্রমাণ করেছিলেন যে কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি ক্লাসিক্যাল সিমুলেশনে উপস্থিত সূচকীয় ওভারহেড ছাড়াই কোয়ান্টাম সিস্টেমগুলি সিমুলেট করতে পারে, যা ফেইনম্যানের ১৯৮২ সালের অনুমানকে বৈধতা দেয়।

বছরের পর বছর ধরে, পরীক্ষামূলকরা ফাঁদযুক্ত আয়ন এবং সুপারকন্ডাক্টর ব্যবহার করে ছোট স্কেলের কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরি করেছেন। ১৯৯৮ সালে, একটি দুই-কিউবিট কোয়ান্টাম কম্পিউটার প্রযুক্তির সম্ভাব্যতা প্রদর্শন করেছিল, এবং পরবর্তী পরীক্ষাগুলি কিউবিটের সংখ্যা বৃদ্ধি করেছে এবং ত্রুটি হার কমিয়েছে।

২০১৯ সালে, গুগল এআই এবং নাসা ঘোষণা করেছিল যে তারা একটি ৫৪-কিউবিট মেশিনের সাথে কোয়ান্টাম শ্রেষ্ঠত্ব অর্জন করেছে, যা কোনও ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারের জন্য অসম্ভব একটি গণনা সম্পাদন করেছে। তবে, এই দাবির বৈধতা এখনও সক্রিয়ভাবে গবেষণা করা হচ্ছে।

থ্রেশহোল্ড থিওরেম দেখায় যে কিউবিটের সংখ্যা বাড়ানো কীভাবে ত্রুটিগুলি হ্রাস করতে পারে, তবে সম্পূর্ণ ত্রুটি-সহনশীল কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এখনও “একটি বেশ দূরবর্তী স্বপ্ন” রয়ে গেছে। কিছু গবেষকের মতে, নোইসি ইন্টারমিডিয়েট-স্কেল কোয়ান্টাম (NISQ) মেশিনগুলি নিকট ভবিষ্যতে বিশেষায়িত ব্যবহার থাকতে পারে, তবে কোয়ান্টাম গেটগুলিতে শব্দ তাদের নির্ভরযোগ্যতা সীমিত করে।

কোয়ান্টাম কম্পিউটিং গবেষণায় বিনিয়োগ সরকারি এবং বেসরকারি খাতে বৃদ্ধি পেয়েছে। একটি পরামর্শক সংস্থা যেমন সংক্ষেপে বলেছে,

"...বিনিয়োগের ডলার ঢালছে, এবং কোয়ান্টাম-কম্পিউটিং স্টার্ট-আপগুলি বৃদ্ধি পাচ্ছে। … কোয়ান্টাম কম্পিউটিং প্রতিশ্রুতি দেয় যে এটি ব্যবসাগুলিকে এমন সমস্যাগুলি সমাধান করতে সহায়তা করবে যা প্রচলিত উচ্চ-প্রদর্শন কম্পিউটারগুলির নাগালের বাইরে এবং গতি ছাড়িয়ে যায়, তবে ব্যবহার কেসগুলি এই প্রাথমিক পর্যায়ে মূলত পরীক্ষামূলক এবং কাল্পনিক।"

ব্যবসা ব্যবস্থাপনার দৃষ্টিকোণ থেকে, কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের সম্ভাব্য প্রয়োগগুলি চারটি প্রধান বিভাগে বিভক্ত করা যেতে পারে: সাইবারসিকিউরিটি, ডেটা অ্যানালিটিক্স এবং কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা, অপ্টিমাইজেশন এবং সিমুলেশন, এবং ডেটা ম্যানেজমেন্ট এবং অনুসন্ধান।

ডিসেম্বর ২০২৩ সালে, পদার্থবিদরা প্রথমবারের মতো পৃথক অণুগুলির এনট্যাঙ্গলমেন্ট রিপোর্ট করেছেন, যা কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ে উল্লেখযোগ্য প্রয়োগ থাকতে পারে। এছাড়াও ডিসেম্বর ২০২৩ সালে, হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীরা সফলভাবে “কোয়ান্টাম সার্কিট” তৈরি করেছেন যা বিকল্প পদ্ধতির চেয়ে আরও দক্ষতার সাথে ত্রুটি সংশোধন করে, যা কার্যকরী কোয়ান্টাম কম্পিউটারের একটি প্রধান বাধা দূর করতে পারে। হার্ভার্ড গবেষণা দলটি এমআইটি, কোয়েরা কম্পিউটিং, ক্যালটেক এবং প্রিন্সটন বিশ্ববিদ্যালয়ের দ্বারা সমর্থিত ছিল এবং ডারপা’র অপ্টিমাইজেশন উইথ নোইসি ইন্টারমিডিয়েট-স্কেল কোয়ান্টাম ডিভাইসেস (ONISQ) প্রোগ্রাম দ্বারা অর্থায়ন করা হয়েছিল। কোয়ান্টাম কম্পিউটিংকে টপোলজিকাল এবং ফোটোনিক পদ্ধতির মাধ্যমে দ্রুত শুরু করার জন্য গবেষণা প্রচেষ্টা চলছে।

জুলাই ২০২৪ সালে, কোয়ান্টাম কম্পিউটিং কোম্পানি কোয়ান্টিনুম ঘোষণা করেছে যে তাদের নতুন ৫৬-কিউবিট H2-1 কম্পিউটার “কোয়ান্টাম শ্রেষ্ঠত্ব” এর ক্ষেত্রে একটি বিশ্ব রেকর্ড ভেঙেছে, গুগলের সাইকামোর মেশিন দ্বারা নির্ধারিত বেঞ্চমার্কিং পারফরম্যান্সকে ১০০ গুণ ছাড়িয়ে গেছে।

কোয়ান্টাম তথ্য প্রক্রিয়াকরণ

কম্পিউটার প্রকৌশলীরা সাধারণত একটি আধুনিক কম্পিউটারের কার্যক্রমকে ক্লাসিক্যাল ইলেক্ট্রোডাইনামিক্সের পরিপ্রেক্ষিতে বর্ণনা করেন। এই “ক্লাসিক্যাল” কম্পিউটারগুলির মধ্যে, কিছু উপাদান (যেমন সেমিকন্ডাক্টর এবং র‍্যান্ডম নাম্বার জেনারেটর) কোয়ান্টাম আচরণের উপর নির্ভর করতে পারে, তবে এই উপাদানগুলি তাদের পরিবেশ থেকে বিচ্ছিন্ন নয়, তাই কোনও কোয়ান্টাম তথ্য দ্রুত ডেকোহেরেন্সের শিকার হয়। প্রোগ্রামাররা যখন একটি র‍্যান্ডমাইজড অ্যালগরিদম ডিজাইন করেন তখন সম্ভাব্যতা তত্ত্বের উপর নির্ভর করতে পারেন, তবে প্রোগ্রাম বিশ্লেষণের জন্য কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল ধারণাগুলি যেমন সুপারপজিশন এবং ইন্টারফেরেন্স বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই অপ্রাসঙ্গিক।

কোয়ান্টাম প্রোগ্রামগুলি, বিপরীতে, সঙ্গতিপূর্ণ কোয়ান্টাম সিস্টেমগুলির সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের উপর নির্ভর করে। পদার্থবিদরা এই সিস্টেমগুলিকে গাণিতিকভাবে লিনিয়ার অ্যালজেব্রা ব্যবহার করে বর্ণনা করেন। জটিল সংখ্যা সম্ভাব্যতা অ্যামপ্লিটিউডগুলিকে মডেল করে, ভেক্টরগুলি কোয়ান্টাম অবস্থাগুলিকে মডেল করে, এবং ম্যাট্রিক্সগুলি এই অবস্থাগুলিতে সম্পাদিত হতে পারে এমন ক্রিয়াকলাপগুলিকে মডেল করে। একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার প্রোগ্রামিং তখন এমনভাবে ক্রিয়াকলাপগুলি রচনা করার বিষয় যে ফলস্বরূপ প্রোগ্রামটি তত্ত্বে একটি দরকারী ফলাফল গণনা করে এবং বাস্তবে বাস্তবায়নযোগ্য হয়।

পদার্থবিদ চার্লি বেনেট কোয়ান্টাম এবং ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারের মধ্যে সম্পর্ক বর্ণনা করেছেন,

“একটি ক্লাসিক্যাল কম্পিউটার একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার … তাই আমাদের প্রশ্ন করা উচিত নয় ‘কোয়ান্টাম গতি কোথা থেকে আসে?’ আমাদের বলা উচিত, ‘আচ্ছা, সমস্ত কম্পিউটারই কোয়ান্টাম। … ক্লাসিক্যাল ধীরগতি কোথা থেকে আসে?’”

কোয়ান্টাম প্যারালেলিজম

কোয়ান্টাম প্যারালেলিজম হল একটি হিউরিস্টিক যা কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিকে একাধিক ইনপুট মানের জন্য একযোগে একটি ফাংশন মূল্যায়ন করার মতো ভাবা যেতে পারে। এটি ইনপুট অবস্থার একটি সুপারপজিশনে একটি কোয়ান্টাম সিস্টেম প্রস্তুত করে এবং মূল্যায়ন করার জন্য ফাংশনটি এনকোড করে এমন একটি ইউনিটারি ট্রান্সফরমেশন প্রয়োগ করে অর্জন করা যেতে পারে। ফলস্বরূপ অবস্থা সুপারপজিশনে সমস্ত ইনপুট মানের জন্য ফাংশনের আউটপুট মানগুলি এনকোড করে, যা একযোগে একাধিক আউটপুটের গণনার অনুমতি দেয়। এই বৈশিষ্ট্যটি অনেক কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমের গতি বৃদ্ধির জন্য মূল। তবে, এই অর্থে “প্যারালেলিজম” একটি গণনার গতি বাড়ানোর জন্য অপর্যাপ্ত, কারণ গণনার শেষে পরিমাপ শুধুমাত্র একটি মান দেয়। কার্যকর হতে, একটি কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমকেও কিছু অন্যান্য ধারণাগত উপাদান অন্তর্ভুক্ত করতে হবে।

কোয়ান্টাম প্রোগ্রামিং

কোয়ান্টাম গেট অ্যারে

কোয়ান্টাম গেট অ্যারে কম্পিউটেশনকে কয়েকটি কিউবিট কোয়ান্টাম গেটের সিকোয়েন্সে বিভক্ত করে। একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটেশনকে কোয়ান্টাম লজিক গেট এবং মেজারমেন্টের নেটওয়ার্ক হিসেবে বর্ণনা করা যেতে পারে। তবে, যেকোনো মেজারমেন্ট কোয়ান্টাম কম্পিউটেশনের শেষে স্থগিত করা যেতে পারে, যদিও এই স্থগিতকরণে কম্পিউটেশনাল খরচ হতে পারে, তাই বেশিরভাগ কোয়ান্টাম সার্কিট শুধুমাত্র কোয়ান্টাম লজিক গেটের নেটওয়ার্ক হিসেবে চিত্রিত করা হয় এবং কোনো মেজারমেন্ট থাকে না। যেকোনো কোয়ান্টাম কম্পিউটেশন (যা উপরের ফর্মালিজমে, যেকোনো ইউনিটারি ম্যাট্রিক্স যার আকার 2ⁿ×2ⁿ over n কিউবিটের উপর) একটি ছোট গেট পরিবারের কোয়ান্টাম লজিক গেটের নেটওয়ার্ক হিসেবে উপস্থাপন করা যেতে পারে। একটি গেট পরিবারের পছন্দ যা এই নির্মাণকে সক্ষম করে তাকে একটি ইউনিভার্সাল গেট সেট বলা হয়, কারণ এমন সার্কিট চালাতে সক্ষম কম্পিউটার একটি ইউনিভার্সাল কোয়ান্টাম কম্পিউটার। একটি সাধারণ সেটে সমস্ত একক-কিউবিট গেট এবং উপরের CNOT গেট অন্তর্ভুক্ত থাকে। এর মানে যেকোনো কোয়ান্টাম কম্পিউটেশন একক-কিউবিট গেট এবং CNOT গেটের সিকোয়েন্স এক্সিকিউট করে সম্পন্ন করা যেতে পারে। যদিও এই গেট সেটটি অসীম, এটি সলোভে-কিতায়েভ থিওরেমের মাধ্যমে একটি সসীম গেট সেট দ্বারা প্রতিস্থাপিত করা যেতে পারে।

মেজারমেন্ট-ভিত্তিক কোয়ান্টাম কম্পিউটিং

একটি মেজারমেন্ট-ভিত্তিক কোয়ান্টাম কম্পিউটার কম্পিউটেশনকে একটি ক্লাস্টার স্টেটে বেল স্টেট মেজারমেন্ট এবং একক-কিউবিট কোয়ান্টাম গেটের সিকোয়েন্সে বিভক্ত করে, একটি কৌশল ব্যবহার করে যাকে কোয়ান্টাম গেট টেলিপোর্টেশন বলা হয়।

অ্যাডিয়াবেটিক কোয়ান্টাম কম্পিউটিং

একটি অ্যাডিয়াবেটিক কোয়ান্টাম কম্পিউটার, কোয়ান্টাম অ্যানিলিংয়ের উপর ভিত্তি করে, কম্পিউটেশনকে একটি প্রাথমিক হ্যামিলটোনিয়ান থেকে একটি চূড়ান্ত হ্যামিলটোনিয়ানে ধীর ক্রমাগত রূপান্তরে বিভক্ত করে, যার গ্রাউন্ড স্টেটগুলো সমাধান ধারণ করে।

নিউরোমরফিক কোয়ান্টাম কম্পিউটিং

নিউরোমরফিক কোয়ান্টাম কম্পিউটিং (সংক্ষেপে ‘n.quantum computing’) একটি অপ্রচলিত কম্পিউটিং যা নিউরোমরফিক কম্পিউটিং ব্যবহার করে কোয়ান্টাম অপারেশন সম্পাদন করে। এটি প্রস্তাবিত হয়েছিল যে কোয়ান্টাম অ্যালগরিদম, যা একটি বাস্তবসম্মত কোয়ান্টাম কম্পিউটেশনের মডেলে চলে, নিউরোমরফিক কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের সাথে সমান দক্ষতায় গণনা করা যেতে পারে। উভয়, প্রচলিত কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং নিউরোমরফিক কোয়ান্টাম কম্পিউটিং হল পদার্থবিজ্ঞানের ভিত্তিক অপ্রচলিত কম্পিউটিং পদ্ধতি এবং ভন নিউম্যান আর্কিটেকচার অনুসরণ করে না। তারা উভয়ই একটি সিস্টেম (একটি সার্কিট) নির্মাণ করে যা হাতে থাকা শারীরিক সমস্যাকে উপস্থাপন করে, এবং তারপর তাদের নিজ নিজ পদার্থবিজ্ঞানের বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যবহার করে “ন্যূনতম” খুঁজে বের করে। নিউরোমরফিক কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং কোয়ান্টাম কম্পিউটিং কম্পিউটেশনের সময় একই ধরনের শারীরিক বৈশিষ্ট্য শেয়ার করে

টপোলজিকাল কোয়ান্টাম কম্পিউটিং

একটি টপোলজিকাল কোয়ান্টাম কম্পিউটার কম্পিউটেশনকে একটি 2D ল্যাটিসে এনিয়নের ব্রেইডিংয়ে বিভক্ত করে।

কোয়ান্টাম টুরিং মেশিন

একটি কোয়ান্টাম টুরিং মেশিন হল একটি টুরিং মেশিনের কোয়ান্টাম অ্যানালগ। এই সমস্ত কম্পিউটেশনের মডেল—কোয়ান্টাম সার্কিট, ওয়ান-ওয়ে কোয়ান্টাম কম্পিউটেশন, অ্যাডিয়াবেটিক কোয়ান্টাম কম্পিউটেশন, এবং টপোলজিকাল কোয়ান্টাম কম্পিউটেশন—কোয়ান্টাম টুরিং মেশিনের সমতুল্য প্রমাণিত হয়েছে; একটি নিখুঁত কোয়ান্টাম কম্পিউটারের একটি বাস্তবায়ন দেওয়া হলে, এটি অন্য সবগুলোকে পলিনোমিয়াল ওভারহেডের চেয়ে বেশি ছাড়াই অনুকরণ করতে পারে। এই সমতুল্যতা বাস্তব কোয়ান্টাম কম্পিউটারের জন্য প্রযোজ্য নাও হতে পারে, কারণ অনুকরণের ওভারহেড খুব বেশি হতে পারে।

কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফি এবং সাইবার নিরাপত্তা

কোয়ান্টাম কম্পিউটিং ক্রিপ্টোগ্রাফি এবং সাইবার নিরাপত্তার ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য সম্ভাব্য প্রয়োগ রয়েছে। কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফি, যা কোয়ান্টাম মেকানিক্সের নীতির উপর নির্ভর করে, ইভসড্রপিং প্রতিরোধী নিরাপদ যোগাযোগ চ্যানেলের সম্ভাবনা প্রদান করে। কোয়ান্টাম কী বিতরণ (QKD) প্রোটোকল, যেমন BB84, পক্ষগুলির মধ্যে ক্রিপ্টোগ্রাফিক কীগুলির নিরাপদ বিনিময় সক্ষম করে, যা যোগাযোগের গোপনীয়তা এবং অখণ্ডতা নিশ্চিত করে। তাছাড়া, কোয়ান্টাম র্যান্ডম নাম্বার জেনারেটর (QRNGs) উচ্চ-মানের র্যান্ডম সংখ্যা তৈরি করতে পারে, যা নিরাপদ এনক্রিপশনের জন্য অপরিহার্য।

তবে, কোয়ান্টাম কম্পিউটিং ঐতিহ্যবাহী ক্রিপ্টোগ্রাফিক সিস্টেমগুলির জন্য চ্যালেঞ্জও সৃষ্টি করে। শোরের অ্যালগরিদম, একটি কোয়ান্টাম অ্যালগরিদম যা পূর্ণসংখ্যা ফ্যাক্টরাইজেশনের জন্য, এটি RSA-এর মতো ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত পাবলিক-কী ক্রিপ্টোগ্রাফি স্কিমগুলি ভেঙে দিতে পারে, যা বড় সংখ্যাগুলি ফ্যাক্টর করার অসুবিধার উপর নির্ভর করে। পোস্ট-কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফি, যা ক্লাসিক্যাল এবং কোয়ান্টাম উভয় কম্পিউটারের আক্রমণ প্রতিরোধী ক্রিপ্টোগ্রাফিক অ্যালগরিদমগুলির বিকাশ জড়িত, এই উদ্বেগ মোকাবেলার লক্ষ্যে একটি সক্রিয় গবেষণা ক্ষেত্র।

কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফি এবং পোস্ট-কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফিতে চলমান গবেষণা যোগাযোগ এবং ডেটার নিরাপত্তা নিশ্চিত করার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই ক্ষেত্রগুলিতে অগ্রগতি, যেমন নতুন QKD প্রোটোকলের বিকাশ, QRNG-এর উন্নতি এবং পোস্ট-কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফিক অ্যালগরিদমগুলির মানকরণ, কোয়ান্টাম যুগে তথ্যের অখণ্ডতা এবং গোপনীয়তা বজায় রাখতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে।