কোয়ান্টাম তথ্য

জার্নালের জন্য, কোয়ান্টাম তথ্য (জার্নাল) দেখুন।

পদার্থবিজ্ঞান এবং কম্পিউটার বিজ্ঞানে কোয়ান্টাম তথ্য কোয়ান্টাম সিস্টেমের অবস্থার তথ্য। এটা তোলে কোয়ান্টাম তথ্য তত্ত্ব গবেষণায় মৌলিক সত্তা,[১] এবং কোয়ান্টাম ইনফরমেশন প্রসেসিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে কাজে ব্যবহৃত হতে পারে। কোয়ান্টাম তথ্য ভন নিউম্যান এনট্রপি এবং সাধারণ গণনামূলক শব্দ উভয় ক্ষেত্রে প্রযুক্তিগত সংজ্ঞা বোঝায়।

ক্লাসিকাল তথ্যের মতো কোয়ান্টাম তথ্যও ডিজিটাল কম্পিউটার ব্যবহার করে প্রক্রিয়া করা যায়, এক অবস্থান থেকে অন্য জায়গায় সঞ্চারিত হতে পারে, অ্যালগরিদমে চালিত হয় এবং কম্পিউটার বিজ্ঞান এবং গণিত দ্বারা বিশ্লেষণ করা যায়। আধুনিক গণনা, যোগাযোগ এবং ক্রিপ্টোগ্রাফি ব্যাহত হওয়ার সম্ভাবনার কারণে সম্প্রতি ফিল্ড কোয়ান্টাম কম্পিউটিং একটি সক্রিয় গবেষণার ক্ষেত্রে পরিণত হয়েছে।

Qubits (5940500587).jpg

কিউবিটস এবং কোয়ান্টাম তথ্যসম্পাদনা

কোয়ান্টাম তথ্য ধ্রুপদী তথ্য থেকে দৃঢ়ভাবে পৃথক, বিট দ্বারা প্রকাশিত, অনেক আকর্ষণীয় এবং অপরিচিত উপায়ে। যদিও শাস্ত্রীয় তথ্য মৌলিক ইউনিট বিট, কোয়ান্টাম তথ্য অধিকাংশ মৌলিক একক কিউবিট হয়। ক্লাসিকাল তথ্যটি শ্যানন এনট্রপি ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়, অন্যদিকে কোয়ান্টাম মেকানিকাল অ্যানালগ হলো ভন নিউম্যান এনট্রপি। ঘনত্বের ম্যাট্রিক্স p সহ কোয়ান্টাম মেকানিকাল সিস্টেমগুলির একটি পরিসংখ্যানের নকশা দেওয়া এটি S(p) = -Tr(plnp) দ্বারা দেওয়া হয়েছে। শাস্ত্রীয় তথ্য তত্ত্বের একই এনট্রপি ব্যবস্থাগুলির অনেকগুলি কোয়ান্টাম কেস, যেমন হোলাভো এনট্রপি[২] এবং শর্তসাপেক্ষ কোয়ান্টাম এনট্রোপিকেও সাধারণ করা যেতে পারে।

শাস্ত্রীয় ডিজিটাল রাজ্যের (যা পৃথক পৃথক) এর বিপরীতে, একটি কিউবিট অবিচ্ছিন্ন-মূল্যবান, যা ব্লচ গোলকের দিকের দ্বারা বর্ণিত। একটানা এই ভাবে মূল্যবান হওয়া সত্ত্বেও, একটি কিউবিট কোয়ান্টাম তথ্য ক্ষুদ্রতম সম্ভব ইউনিট, এবং সত্ত্বেও কিউবিট রাষ্ট্র ক্রমাগত-মূল্যবান হচ্ছে, এটা অবিকল মান পরিমাপ করা অসম্ভব। পাঁচটি বিখ্যাত উপপাদ্য কোয়ান্টাম তথ্যের কারসাজির সীমাবদ্ধতা বর্ণনা করে।[১]

  1. নো-টেলিপোর্টেশন উপপাদ্য, যা বলে যে একটি কিউবিট(সম্পূর্ণ) শাস্ত্রীয় বিটগুলিতে রূপান্তরিত হতে পারে না; অর্থাৎ এটি "পড়া" হতে পারে না।
  2. নো-ক্লোনিং উপপাদ্য, যা কপি হওয়া থেকে একটি অবাধ কিউবিট বাধা দেয়।
  3. নো-ডিলিটিং উপপাদ্য, যা মুছে ফেলা হচ্ছে থেকে একটি অবাধ কিউবিট বাধা দেয়।
  4. নো-ব্রডকাস্ট উপপাদ্য, যদিও একক কিউবিট স্থান থেকে অন্য জায়গায় স্থানান্তরিত করা যেতে পারে (উদাঃ কোয়ান্টাম টেলিপোর্টেশনের মাধ্যমে), এটি একাধিক প্রাপকের কাছে সরবরাহ করা যায় না।
  5. নো-হাইডিং উপপাদ্য, যা কোয়ান্টাম তথ্য সংরক্ষণ প্রদর্শন করে।

এই উপপাদ্য প্রমাণ করে মহাবিশ্বের মধ্যে কোয়ান্টাম তথ্য সংরক্ষিত হয়। তারা কোয়ান্টাম তথ্য প্রক্রিয়াকরণের সম্ভাবনা উন্মুক্ত করে।

কোয়ান্টাম তথ্য প্রক্রিয়াকরণসম্পাদনা

একটি কিউবিট রাজ্যের তার সমস্ত তথ্য ধারণ করে। এই রাজ্যটি প্রায়শই ব্লাচ গোলকের একটি ভেক্টর হিসাবে প্রকাশ করা হয়। এই স্থানে রৈখিক রূপান্তর বা কোয়ান্টাম গেটগুলি প্রয়োগ করে তাদের পরিবর্তন করা যেতে পারে। এই একক রূপান্তরগুলি ব্লচ স্ফিয়ারে ঘূর্ণন হিসাবে বর্ণনা করা হয়। ক্লাসিকাল গেটগুলি বুলিয়ান লজিকের পরিচিত অপারেশনের সাথে মিল রেখে, কোয়ান্টাম গেটগুলি শারীরিক একক অপারেটর।

  • কোয়ান্টাম সিস্টেমের উদ্বায়ীতা এবং অনুলিপি রাজ্যের অসম্ভবতা কারণে কোয়ান্টাম তথ্য সংরক্ষণ অনেক শাস্ত্রীয় তথ্য সংরক্ষণকারী চেয়ে আরো কঠিন। তা সত্ত্বেও, কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন কোয়ান্টাম তথ্যের ব্যবহার সাথে এখনও নির্ভরযোগ্যভাবে নীতিগতভাবে সংরক্ষণ করা যেতে পারে। কোড সংশোধন কোয়ান্টাম ত্রুটি অস্তিত্বও ত্রুটি সহনশীল কোয়ান্টাম গণনার সম্ভাবনা বাড়ে।
  • ক্লাসিকাল বিটগুলি কোয়ান্টাম গেটগুলির ব্যবহারের মাধ্যমে এনকোড করা যায় এবং পরে কিউবিটগুলির কনফিগারেশন থেকে পুনরুদ্ধার করা যায়। নিজেই, একক কিউবিট এর প্রস্তুতি সম্পর্কে এক বিট অ্যাক্সেসযোগ্য শাস্ত্রীয় তথ্য সরবরাহ করতে পারে না। এটি হোলভোর উপপাদ্য। যাইহোক, সুপারডেন্সকে কোডিংয়ে প্রেরক, দুটি জড়িত কুইটের মধ্যে একটিতে অভিনয় করে, তাদের যৌথ অবস্থা সম্পর্কে দুটি বিট অ্যাক্সেসযোগ্য কোনও প্রাপককে পৌঁছে দিতে পারেন।
  • ক্লাসিকাল যোগাযোগের চ্যানেলের ধারণার সাথে সঙ্গতিপূর্ণ কোয়ান্টাম চ্যানেলে কোয়ান্টাম তথ্য সরিয়ে নেওয়া যেতে পারে। কোয়ান্টাম বার্তাগুলির সীমাবদ্ধ আকার থাকে, কিউবিটে পরিমাপ করা হয়; কোয়ান্টাম চ্যানেলগুলির সীমাবদ্ধ চ্যানেল ক্ষমতা, প্রতি সেকেন্ডে কিউবিটে পরিমাপ করা হয়।
  • কোয়ান্টাম তথ্য এবং কোয়ান্টাম তথ্যের পরিবর্তনগুলি শনন এনট্রপির অ্যানালগ ব্যবহার করে পরিমাণগতভাবে পরিমাপ করা যেতে পারে, যাকে ভন নিউম্যান এনট্রপি বলা হয়।
  • কিছু ক্ষেত্রে কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমগুলি কোনও পরিচিত ধ্রুপদী অ্যালগরিদমের তুলনায় দ্রুত গণনা সম্পাদন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এর সর্বাধিক বিখ্যাত উদাহরণ শোরের অ্যালগরিদম যা বহু-সময়কালে সংখ্যার ফ্যাক্টর করতে পারে, সর্বোত্তম শাস্ত্রীয় অ্যালগোরিদমগুলির তুলনায় উপ-তাত্পর্যমূলক সময় লাগে। যেহেতু আরএসএ এনক্রিপশনের সুরক্ষার একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশটি ফ্যাক্টরিয়েশন, শোরের অ্যালগোরিদম পোস্ট-কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফির নতুন ক্ষেত্রটিকে প্রবর্তিত করে যা কোয়ান্টাম কম্পিউটার চালু থাকা সত্ত্বেও নিরাপদ থাকা এনক্রিপশন স্কিমগুলি সন্ধান করার চেষ্টা করে। কোয়ান্টাম আধিপত্য প্রমাণ করে এমন অন্যান্য অ্যালগোরিদমের উদাহরণগুলির মধ্যে গ্রোভারের অনুসন্ধান অ্যালগরিদম অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, যেখানে কোয়ান্টাম অ্যালগরিদম সর্বোত্তম সম্ভাব্য শাস্ত্রীয় অ্যালগরিদমের চেয়ে চতুর্ভুজ গতিবেগ দেয়। কোয়ান্টাম কম্পিউটারের দ্বারা কার্যকরভাবে সমাধানযোগ্য সমস্যার জটিল শ্রেণিগুলি বিকিউএফ (BQF) নামে পরিচিত।
  • কোয়ান্টাম কী বণ্টন, Quantum key distribution (QKD), শাস্ত্রীয় তথ্য নিঃশর্তভাবে নিরাপদ সংক্রমণ পারবেন শাস্ত্রীয় এনক্রিপশন, যা সবসময় বাস্তবে নীতিগতভাবে ভাঙা যাবে, যদি না অসদৃশ। মনে রাখবেন কিউকেডি এর সুরক্ষা সম্পর্কিত কিছু সূক্ষ্ম পয়েন্টগুলি এখনও তীব্র বিতর্কিত।

উপরে বিষয় এবং পার্থক্যের সব গবেষণা কোয়ান্টাম তথ্য তত্ত্ব গঠিত।

কোয়ান্টাম মেকানিক্সের সাথে সম্পর্কসম্পাদনা

কোয়ান্টাম মেকানিক্স হলো অণুবীক্ষণিক শারীরিক ব্যবস্থাগুলি কীভাবে প্রকৃতির পরিবর্তনশীল তা নিয়ে গবেষণা করা। কোয়ান্টাম ইনফরমেশন তত্ত্বের ক্ষেত্রে, অধ্যয়ন করা কোয়ান্টাম সিস্টেমগুলি কোনও বাস্তব বিশ্বের অংশীদার থেকে দূরে থাকে। উদাহরণস্বরূপ একটি কিউবিট শারীরিকভাবে রৈখিক অপটিক্যাল কোয়ান্টাম কম্পিউটারে একটি ফোটন হতে পারে, আটকে থাকা আয়ন কোয়ান্টাম কম্পিউটারে একটি আয়ন হতে পারে বা এটি একটি সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম কম্পিউটারের মতো পরমাণুর একটি বৃহত সংগ্রহ হতে পারে। শারীরিক প্রয়োগ নির্বিশেষে, কোয়ান্টাম ইনফরমেশন থিয়োরি দ্বারা বোঝানো কিউবিটগুলির সীমাবদ্ধতা এবং বৈশিষ্ট্যগুলি এই সমস্ত সিস্টেমগুলি জটিল সংখ্যার উপর ঘনত্বের ম্যাট্রিকগুলির একই যন্ত্রপাতি দ্বারা গাণিতিকভাবে বর্ণিত। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের সাথে আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্য হলো কোয়ান্টাম মেকানিকরা প্রায়শই হারমোনিক দোলক হিসাবে অসীম মাত্রিক সিস্টেমগুলি অধ্যয়ন করেন, কোয়ান্টাম তথ্য তত্ত্ব ক্রমাগত পরিবর্তনশীল সিস্টেম[৩] এবং সসীম-মাত্রিক সিস্টেম[4] উভয়ের সাথেই উদ্বেগ প্রকাশ করে।[৪][৫][৬]

জার্নালসম্পাদনা

অনেক জার্নাল কোয়ান্টাম ইনফরমেশন সায়েন্সে গবেষণা প্রকাশ করে, যদিও এই অঞ্চলে খুব কম লোকই নিবেদিত রয়েছে। এর মধ্যে রয়েছে:

তথ্যসূত্রসম্পাদনা

  1. নীলসেন, মাইকেল এ (২০১০)। কোয়ান্টাম গণনা এবং কোয়ান্টাম তথ্য। চুয়াং, আইজাক এল। (১০তম বার্ষিকী সংস্করণ)। কেমব্রিজ: কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয় প্রেস। ISBN 978-1107002173OCLC 665137861
  2. "আলেকজান্ডার এস হোলাভো"। এমআই.রাস.আরইউ ৪ ডিসেম্বর ২০১৮।
  3. উইডব্রুক খ্রিস্টান; পিরানডোলা স্টেফানো; গার্সিয়া-প্যাট্রন রাউল; সারফ নিকোলাস জে; রাল্ফ টিমোথি সি; শাপিরো জেফ্রি এইচ; লয়েড শেঠ (২০১২)। "গাউসিয়ান কোয়ান্টাম তথ্য"। আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের পর্যালোচনা। ৮৪ (২): ৬২১।
  4. মাসাহিটো হায়াশি, "কোয়ান্টাম ইনফরমেশন থিওরি: ম্যাথেমেটিকাল ফাউন্ডেশন"
  5. জে ওয়াটরাস, কোয়ান্টাম তথ্যের তত্ত্ব (কেমব্রিজ ইউনিভ; প্রেস ২০১৮)। নিখরচায় [১] এ উপলব্ধ।
  6. উইল্ড, মার্ক এম (২০১৩), "কোয়ান্টাম শ্যানন থিওরিতে ধারণা", কোয়ান্টাম ইনফরমেশন থিওরি, কেমব্রিজ ইউনিভার্সিটি প্রেস, পিপি। 3-25, doi: 10.1017/cbo9781139525343.002, ISBN 978-1139525343
  7. "এনপিজে কোয়ান্টাম তথ্য"। নেচার.কম। ৪ ডিসেম্বর ২০১৮।
  8. "কোয়ান্টাম হোমপেজ"। Quantam-journal.org। ৪ ডিসেম্বর ২০১৮।
  9. "কোয়ান্টাম সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি"। আইওপি প্রকাশনা। ১২ জানুয়ারী ২০১৯।