இன்றைய வலிமையான மறைகுறியாக்கத்தை சில நிமிடங்களில் உடைக்கக்கூடிய, முன்னோடியில்லாத துல்லியத்துடன் மூலக்கூறு தொடர்புகளை போலியாக செயல்படுத்துவதன் மூலம் புதிய உயிர்காக்கும் மருந்துகளைக் கண்டறியக்கூடிய அல்லது பில்லியன் கணக்கான டாலர்களை மிச்சப்படுத்தும் , சுற்றுச்சூழல் பாதிப்பைக் குறைக்கும் வழிகளில் உலகளாவிய விநியோகச் சங்கிலிகளை மேம்படுத்தக்கூடிய ஒரு கணினியை கற்பனை செய்து பார்த்திடுக. இது ஒரு அறிவியல் புனைகதை அன்று – இது குவாண்டம் கணினியின் வாக்குறுதியாகும், இது மரபுவழி கணினிகள் முடிக்க ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகள் எடுக்கும் சிக்கல்களைத் தீர்வுசெய்திடுவதற்காக குவாண்டம் இயக்கவியலின் வினோதமான கொள்கைகளைப் பயன்படுத்துகின்ற ஒரு புரட்சிகர தொழில்நுட்பமாகும்.
ஆனால் அனைவரும் அடையமுடியாதவாறு. சமீப காலம் வரை, குவாண்டம் கணினி கல்வித்துறையின் தந்தக் கோபுரங்களிலும் தொழில்நுட்ப ஜாம்பவான்களின் ஆராய்ச்சி ஆய்வகங்களிலும் பூட்டப்பட்டுள்ளது. நுழைவதற்கான தடைகள் வலிமையானவை – மில்லியன் கணக்கான டாலர்கள் விலை கொண்ட சிறப்பு வன்பொருள், முனைவர் பட்ட அளவிலான இயற்பியல் அறிவுத் தேவைகள் , நிரலாக்க முன்னுதாரணங்கள் ஆகியன மிகவும் அந்நியமானவைகளாகும், அனுபவமிக்க மேம்படுத்துநர்கள் கூட இதனை பாயன்படுத்திகொள்ள போராடுகிறார்கள். இருப்பினும், ஒரு அமைதியான புரட்சி நடந்து வருகிறது. திறமூல மென்பொருள் இந்த தடைகளை ஒவ்வொரு செங்கல்லாக அகற்றி, குவாண்டம் இயற்பியலாளர்களுக்கான தனிப்பட்ட குழுவிலிருந்து குவாண்டம் கணினியை ஒவ்வொரு துறையிலும் ஆர்வமுள்ளவர்களுக்கான விளையாட்டு மைதானமாக மாற்றுகிறது.
குவாண்டத்தின் நன்மையைப் புரிந்துகொள்வது
திறமூல குவாண்டம் கருவிகள் எவ்வளவு புரட்சிகரமானவை என்பதைப் புரிந்துகொள்ள, முதலில் குவாண்டம் கணினியை நமது திறன்பேசிகள், மடிக்கணினிகள் , சேவையகங்கள் ஆகியவற்றிற்கு சக்தி அளிக்கும் மரபுவழி கணினியிலிருந்து அடிப்படையில் வேறுபடுத்துவது என்ன என்பதை நாம் புரிந்து கொள்ள வேண்டும்.
மரபுவழி கணினிகள் பிட்களைப் பயன்படுத்தி தகவல்களைச் செயலாக்குகின்றன – இவை 0 அல்லது 1 ஆகிய இரண்டு நிலைகளில் ஏதாவதுஒன்றாக இருக்கும் பைனரி அலகுகளாகும்:. எளிய எண்கணிதம் முதல் சிக்கலான இயந்திர கற்றல் வழிமுறைகள் வரை ஒவ்வொரு கணக்கீடும் இறுதியில் இந்த பைனரி இலக்கங்களை தருக்க செயல்பாடுகள் மூலம் கையாளுவதில் முடிகிறது. ஒவ்வொரு புத்தகத்தையும் முழுமையாகத் திறக்கவோ அல்லது முழுமையாக மூடவோ மட்டுமே முடியும், ஒருபோதும் பகுதியளவு திறக்கப்படாமல் இருக்கக்கூடிய ஒரு பரந்த நூலகத்தைக் கொண்டிருப்பது போன்றதன்று.
குவாண்டம் கணினிகள், இதற்கு மாறாக, அளவிடப்படும் வரை மீத்திறன்இருப்பு ( superposition ) (ஒரே நேரத்தில் 0 , 1 ஆகிய இரண்டின்நிலை) எனப்படும் நிலையில் இருக்கக்கூடிய குவாண்டம் பிட்கள் அல்லது கியூபிட்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. சுழலும் நாணயத்தைப் பற்றிசிந்தித்துப் பார்த்திடுக: ஒரு நாணயத்தை சுண்டியவுடன் அது காற்றில் இருக்கும்போது, அது தலைகளோ பூக்களோ அல்ல, ஆனால் இரண்டும் ஒரே நேரத்தில் இருக்கும். இது ஒரு புத்திசாலித்தனமான ஒப்புமை மட்டுமன்று; இது குவாண்டம் இயக்கவியலின் அடிப்படைப் பண்புஆகும், இது குவாண்டம் கணினிகள் ஒரே நேரத்தில் பல தீர்வு பாதைகளை ஆராய அனுமதிக்கிறது.
ஒரு மில்லியன் உள்ளீடுகளைக் கொண்ட வரிசைப்படுத்தப்படாத தரவுத்தளத்தின் மூலம் தேடுவதைக் கவனித்திடுக. ஒரு குறிப்பிட்ட பொருளைக் கண்டுபிடிக்க ஒரு மரபுவழி கணினி சராசரியாக 500,000இற்கும்மேற்பட்ட உள்ளீடுகளைச் சரிபார்க்க வேண்டும்.Grover’s இன் தருக்கமுறையைப் பயன்படுத்திகொள்கின்ற ஒரு குவாண்டம் கணினியானது தோராயமாக 1,000 செயல்பாடுகளில் அதே பொருளைக் கண்டுபிடிக்க முடியும் – தரவுத்தளங்கள் பெரியதாகும்போது ஒரு இருபடி வேகம் ஆனது பெருகிய முறையில் வியத்தகு முறையில் மாறுகின்றது .
இந்த குவாண்டத்தின் நன்மைக்கு நிரலாக்க மனநிலையில் முழுமையான மாற்றம் தேவைப்படுகிறது. மரபுவழி வழிமுறைகள் தீர்மானகரமான சமையல் குறிப்புகள் – ஒரே உள்ளீடு கொடுக்கப்பட்டால், அவை எப்போதும் ஒரே மாதிரியான படிமுறைகளின் வரிசை மூலம் குறிப்பிட்டஒரே வெளியீட்டை உருவாக்குகின்றன. குவாண்டம் வழிமுறைகள் நிகழ்தகவு symphonies கள், சரியான பதில்களைப் பெருக்கவும் தவறானவற்றை நீக்கம் செய்யவும் குவாண்டம் நிலைகளின் குறுக்கீடு வடிவங்களை ஒழுங்கமைக்கின்றன. சிக்கலில் இருந்து தீர்வுக்கு ஒற்றைப் பாதையைப் பின்பற்றுவதற்குப் பதிலாக, குவாண்டம் வழிமுறைகள் ஒரே நேரத்தில் பரந்த அளவிலான சாத்தியக்கூறுகளை ஆராய்கின்றன, குவாண்டம் இயக்கவியல் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்தி அமைவை மிகவும் சாத்தியமான சரியான பதிலுக்கு வழிநடத்துகின்றன.
குவாண்டம் கணினியில் திற மூலத்தின் எழுச்சி
குவாண்டம் கணினியின் துவக்க நாட்கள் மூடிய, தனியுரிமை அமைவுகளால் ஆதிக்கம் செலுத்தப்பட்டன. பல்கலைக்கழகங்களும் நிறுவனங்களும் தங்கள் குவாண்டம் ஆராய்ச்சியை அதிகபொறாமையுடன் பாதுகாத்தன, கோட்பாட்டு சுருக்கத்தின் அடுக்குகளுக்குப் பின்னால் செயல்படுத்துதல் விவரங்களை பெரும்பாலும் மறைத்த சக மதிப்பாய்வு செய்யப்பட்ட ஆவணங்களின் மூலம் மட்டுமே கண்டுபிடிப்புகளைப் பகிர்ந்து கொண்டன. வன்பொருளில் ஆழ்ந்த பைகள் (deep pockets) ஆழ்ந்த இயற்பியல் அறிவு உள்ளவர்களுக்கு மட்டுமே அணுகக்கூடியதாக இருந்தது. மென்பொருள் கருவிகள், அவை இருந்தபோது, பொதுவாக குறிப்பிட்ட அமைவுகளுக்காக தனிப்பயனாக்கப்பட்டவை . சிறிய ஆராய்ச்சி குழுக்களுக்கு அப்பால் அரிதாகவே பகிர்ந்துகொள்ளப்பட்டன.
இந்த மூடிய அணுகுமுறையானது இந்ததுறையின் துவக்க நிலையைக் கருத்தில் கொண்டு அர்த்தமுள்ளதாக இருந்தது, ஆனால் இது புதுமைக்கு குறிப்பிடத்தக்க தடைகளையும் உருவாக்கியது. ஆராய்ச்சியாளர்களால் ஒருவருக்கொருவர் பணிகளை எளிதாகக் கட்டமைக்க முடியவில்லை, மாணவர்கள் நடைமுறை கற்றல் வளங்களைக் கண்டுபிடிக்க சிரமப்பட்டனர், மேலும் பரந்த தொழில்நுட்ப சமூகம் கணினியின் அடுத்த எல்லை என்று பலர் கருதும் செயல்களிலிருந்து விடுபட்டிருந்தது.
குவாண்டம் கணினியில் திறமூல இயக்கம் 2010களின் நடுப்பகுதியில் வேகம் பெறத் தொடங்கியது, பல ஒன்றிணைந்த சக்திகளால் இயக்கப்பட்டது. முதலாவதாக,மேககணினியானது குவாண்டம் வன்பொருளை தொலைவிலிருந்து அணுகுவதை சாத்தியமாக்கியது, ஒவ்வொருவரும் தங்கள் சொந்த குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்க வேண்டிய தேவையை நீக்கியது. இரண்டாவதாக, பிழை திருத்தம் முதல் வழிமுறையின் மேம்பாடு வரை – எந்தவொரு தனி நிறுவனமும் தனியாக தீர்க்க முடியாத சவால்கள் மிகவும் சிக்கலானவை என்பதை குவாண்டம் கணினியின் சமூககுழுவானது ஏற்புகைசெய்யத் தொடங்கியது. மூன்றாவதாக, குவாண்டம்-கல்வியறிவு பெற்ற மேம்படுத்துநர்களின் பரந்த சூழல் அமைவை வளர்ப்பது இறுதியில் அனைவருக்கும் பயனளிக்கும் என்பதை கல்வி நிறுவனங்களும் முன்னோக்கிச் சிந்திக்கும் நிறுவனங்களும் உணர்ந்தன.
முக்கிய திற மூல வரைச்சட்டங்கள் (frameworks)
திறமூல குவாண்டம் சூழல் அமைவு சிறப்பு கருவிகளின் வளமான நிலப்பரப்பாக உருவாகியுள்ளது, ஒவ்வொன்றும் குவாண்டம் கணினியின் வெவ்வேறு வசதிகளை நிவர்த்தி செய்ய வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த வரைச்சட்டங்களைப் புரிந்துகொள்வது வெவ்வேறு இசைக்கருவிகளைப் பற்றி கற்றுக்கொள்வது போன்றது – ஒவ்வொன்றும் அதன் தனித்துவமான பலங்களையும் சிறந்த பயன்பாட்டு நிகழ்வுகளையும் கொண்டுள்ளது.
Qiskit: குவாண்டம் கணினிக்கான நுழைவாயிலிற்கானபுத்தாக்க மருந்து
குவாண்டம் கணினியை மக்கள்மயப்படுத்துவதற்கு IBM இன் Qiskit ஆனது வேறு எந்த வரைச்சட்டத்தையும் விட அதிகமாகச் செய்துள்ளது. எளிதான அணுகலை மனதில் கொண்டு வடிவமைக்கப்பட்ட Qiskit, புதியவர்களுக்கு ஒரு மென்மையான பயணத்தை வழங்குகிறது, அதே நேரத்தில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் தீவிரமான பணிகளுக்குத் தேவையான ஆழ்ந்த பகுதியையும் வழங்குகிறது. வரைச்சட்டத்தின் பைதான் அடிப்படையிலான அணுகுமுறை நிரலாக்க அனுபவமுள்ள எவருக்கும் நன்கு தெரிந்ததாக உணரச்செய்கிறது, குறைந்த அளவிலான மின்சுற்று வடிவமைப்பிற்கான அணுகலை வழங்கும் அதே வேளையில் அடிப்படை குவாண்டம் இயக்கவியலின் பெரும்பகுதியை சுருக்கியமைக்கிறது.
PennyLane: குவாண்டம் இயந்திர கற்றலை சந்திக்கும் இடம்
Xanadu’sஇன் PennyLaneஆனது குவாண்டம் கணினி, இயந்திர கற்றல் ஆகிய இரண்டு அதிநவீன தொழில்நுட்பங்களின் கண்கவர் ஒருங்கிணைப்பைக் குறிக்கிறது. இந்த வரைச்சட்டம் குவாண்டம் மின்சுற்றுகளை சார்ந்த வம்சாவளியைப் பயன்படுத்தி பயிற்சி செய்யக்கூடிய வேறுபட்ட செயல்பாடுகளாகக் கருதச்செய்கிறது – இது நவீன ஆழ் கற்றலை இயக்கும் அதே அடிப்படை நுட்பமாகும்.
Cirq: கூகிளின் மின்சுற்று-மைய அணுகுமுறை
கூகிளின் Cirq ஆனது குவாண்டம் நிரலாக்கத்திற்கு மிகவும் அதிகவன்பொருள்-விழிப்புணர்வு அணுகுமுறையை எடுத்துகொள்ள அனுமதிக்கிறது, குறிப்பிட்ட குவாண்டம் சாதனங்களுக்கான குவாண்டம் மின்சுற்றுகளின் வடிவமைப்பு, உகப்பாக்கம் ஆகியவற்றினை வலியுறுத்துகிறது. Qiskit போன்ற வரைச்சட்டங்கள் உயர் மட்ட சுருக்கமானவிவரங்களை (abstractions) வழங்குகின்ற அதே வேளையில், Cirqஆனது மேம்படுத்துநர்களுக்கு அவர்களின் தருக்கமுறைகள் குவாண்டம் வன்பொருளை எவ்வாறு வரைபடமாக்குகின்றன என்பதில் நுண்ணிய கட்டுப்பாட்டை வழங்குகிறது.
திறமூலத்தின் மூலம் குவாண்டத்தை கற்றல்: சுழியத்திலிருந்து குவாண்டத்தின் தலைமையாவது வரை
திறமூலத்தின் மக்கள்மயப்படுத்தும் சக்தியானது கல்வி, கற்றல் வளங்கள் ஆகியவற்றினை விட வேறு எங்கும் தெளிவாகத் தெரியவில்லை. பாரம்பரிய குவாண்டம் இயக்கவியல் கல்விக்கு பல ஆண்டுகள் மேம்பட்ட கணிதம் , இயற்பியல் ஆகிய பாடநெறி தேவைப்படுகிறது. ஆனால் இன்றைய குவாண்டத்தை கற்பவர்கள் நேரடியாக குவாண்டம் நிரலாக்கத்தில் மூழ்கி, நடைமுறை பரிசோதனை மூலம் உள்ளுணர்வை உருவாக்க முடியும்.
குவாண்டம் கல்விக்கான இந்தப் புதிய அணுகுமுறையை Qiskit பாடநூல் எடுத்துக்காட்டாக திகழ்கிறது. Schrödingeஆனது சமன்பாடுகள் , Hilbert காலியான இடைவெளிகளுடன் தொடங்குவதற்குப் பதிலாக, இது குவாண்டம் மின்சுற்றுகளுடன் தொடங்கி நடைமுறை எடுத்துக்காட்டுகள் மூலம் தத்துவார்த்த புரிதலை உருவாக்குகிறது. மாணவர்கள் குவாண்டம் நாணயத்தினை சுண்டுவதை செயல்படுத்துவதன் மூலம் மீத்திறன்இருப்பினை( superposition ) பற்றி கற்றுக்கொள்கிறார்கள், குவாண்டம் teleportationஇன் நெறிமுறைகளை உருவாக்குவதன் மூலம் சிக்கலைப் புரிந்துகொள்கிறார்கள், மேலும் உண்மையான குவாண்டம் வன்பொருளில் Shor’sஇன் காரணியாக்க வழிமுறையை இயக்குவதன் மூலம் குவாண்டம் தருக்கமுறைகளின் சக்தியைப் புரிந்துகொள்கிறார்கள்.
இந்த பாடநூல் ஒரு நிலையான வளம் அன்று – இது சமூகத்தால் பராமரிக்கப்படும் ஒரு உயிருள்ள ஆவணம், புதிய வழிமுறைகள், சரிசெய்யப்பட்ட பிழைகள்,மேம்படுத்தப்பட்ட விளக்கங்கள் ஆகியவற்றுடன் தொடர்ந்து புதுப்பிக்கப்படுகிறது. வாசகர்கள் தங்கள் உலாவிகளில் ஒவ்வொரு குறிமுறைவரிகளின் எடுத்துக்காட்டினையும் நேரடியாக செயல்படுத்தலாம், மாற்றங்கள் முடிவுகளை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன என்பதைக் காண அளவுருக்களை மாற்றியமைக்கலாம், மேலும் பாடப்புத்தகத்திற்கான மேம்பாடுகளில் கூட பங்களிக்கலாம்.
PennyLane எனும் கலைகழகம்ஆனது குவாண்டம் கணினி , இயந்திர கற்றல் ஆகியவற்றின் குறுக்குவெட்டில் கவனம் செலுத்தி, வேறுபட்ட அணுகுமுறையை எடுக்கச்செய்கிறது. அதன் ஊடாடும் மாதிரிபயிற்சிகள், பயிற்சிகள் சுருக்கமானக் கருத்துக்களை உறுதியானதாக மாற்றும் காட்சிப்படுத்தல்களை , அசைவூட்டங்களைப் பயன்படுத்தி குவாண்டம் இயந்திர கற்றல் கருத்துகளின் மூலம் கற்பவர்களுக்கு வழிகாட்டுகின்றன. ஒரு மாணவர் குவாண்டம் நிலைகள் நிகழ்நேரத்தில் உருவாகுவதை கண்ணால் காணலாம், குவாண்டம் படித்திறன்கள் மரபுவழி ஒன்றிலிருந்து எவ்வாறு வேறுபடுகின்றன என்பதைக் கவனிக்கலாம் . கலப்பின குவாண்டம்-மரபுவழி மாதிரிகளுடன் பரிசோதனை செய்யலாம் – இவை அனைத்தும் அடிப்படையான Dirac எனும் குறியீடு அல்லது நேரியல் இயற்கணிதத்தைப் புரிந்து கொள்ள வேண்டிய அவசியமின்றி தெரிந்துகொள்ளலாம்.
சமூககுழுவால் இயக்கப்படும் கற்றல் சூழல் அதிகாரப்பூர்வ ஆவணங்களுக்கு அப்பாற்பட்டது. மாணவர்களும் ஆராய்ச்சியாளர்களும் ஒருவருக்கொருவர் குவாண்டம் மின்சுற்றுகளை பிழைத்திருத்தம் செய்ய உதவுவது, சமீபத்திய ஆய்வுக் கட்டுரைகளைப் பற்றி விவாதிப்பது ,செயல்திட்டங்களில் ஒத்துழைப்பது போன்ற செயல்பாடுகளுடன் குவாண்டம் கணினி சலசலப்புக்கு அர்ப்பணிக்கப்பட்ட முரண்பாட்டு சேவையகங்கள்ஆகும். Stack Overflow’s இன் குவாண்டம் கணினி பிரிவு பொதுவான கேள்விகள் , தீர்வுகளின் தேடக்கூடிய களஞ்சியத்தை வழங்குகிறது. குவாண்டம் ஆர்வலர்களால் உருவாக்கப்பட்ட YouTube சேனல்கள் அடிப்படை விளக்கங்கள் முதல் குறிப்பிட்ட தருக்கமுறைகள் குறித்த மேம்பட்ட பயிற்சிகள் வரை அனைத்தையும் வழங்குகின்றன.
திறமூல குவாண்டத்தின் சவால்களும் வாய்ப்புகளும்
திறமூல குவாண்டம் கணினியின் புரட்சியானது, மாற்றத்தை ஏற்படுத்தும் அதே வேளையில், சமூககுழு தீர்வுசெய்திடுவதற்காக தீவிரமாகச் செயல்படுகின்ற பல்வேறு குறிப்பிடத்தக்க சவால்களையும் எதிர்கொள்கிறது. இந்த சவால்களையும் அவை வழங்கும் வாய்ப்புகளையும் புரிந்துகொள்வது, குவாண்டம் திறமூல சூழல் அமைவிற்கு பங்களிக்க அல்லது பயனடைய விரும்பும் எவருக்கும் மிக முக்கியமானதாகும்.
இரைச்சல்( noise) எனும் பிரச்சனை
தற்போதைய குவாண்டம் கணினிகள் இயல்பாகவே சத்தமில்லாத சாதனங்கள். சரியான பிட் நிலைகளை காலவரையின்றி பராமரிக்கக்கூடிய மரபுவழி கணினிகளைப் போன்றில்லாமல், கியூபிட்கள் உடையக்கூடிய குவாண்டம் நிலைகள், அவை சுற்றுச்சூழல் குறுக்கீட்டிற்கு ஆளாகும்போது விரைவாக சிதைகின்றன. இந்த ஒத்திசைவு மைக்ரோ விநாடிகள் முதல் மில்லி விநாடிகள் வரையிலான கால அளவுகளில் நிகழ்கிறது – மனித தரநிலைகளின்படி நம்பமுடியாத அளவிற்கு வேகமானது ஆனால் கணக்கீட்டு அடிப்படையில் பனிப்பாறை உருகுவதைபோன்று மிகமெதுவாக உள்ளது.
திறமூல வரைச்சட்டங்கள் அதிநவீன பிழை குறைப்பு நுட்பங்களின் மூலம் இந்த சவாலைச் சமாளிக்கின்றன. எடுத்துக்காட்டாமாக, Mitiq, சுழிய-இரைச்சல் புறஇடுகைக்கான(extrapolation)கருவிகளை வழங்குகிறது, அங்கு வழிமுறைகள் வெவ்வேறு இரைச்சல் நிலைகளில் இயக்கப்படுகின்றன .முடிவுகள் சத்தம் இல்லாத சூழலில் வெளியீடு என்னவாக இருக்கும் என்பதை மதிப்பிடுவதற்கு புறஇடுகைகயாக செய்யப்படுகின்றன. சில வகையான சத்தத்தை திறம்பட ‘அசைக்கும்’ இயக்கநேர இணைவமைவற்ற(decoupling)வரிசைகள், குறிப்பிட்ட வன்பொருள் இரைச்சல் பண்புகளுக்கு குவாண்டம் மின்சுற்றுகளை மேம்படுத்தும் பிழை-அறிவு தொகுப்பு ஆகியவை பிற நுட்பங்களில் அடங்கும்.
செந்தரப்படுத்துதலின் சவால்
குவாண்டம் கணினி நிலப்பரப்பு பல்வேறு வன்பொருள் தளங்களில் துண்டு துண்டாக உள்ளது – மீத்திறன் கடத்தியின் கியூபிட்கள், சிக்கிய அயனிகள், ஒளிப்படவியல்(photonic)அமைவுகள், நடுநிலை அணுக்கள் போன்ற பிற – ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த பலங்கள், வரம்புகள் , நிரலாக்கத் தேவைகளுடன். IBM இன் மீத்திறன் கடத்தியின் வன்பொருளுக்கு உகந்ததாக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு குவாண்டம் தருக்கம் IonQ இன் சிக்கிய அயனி அமைவில் மோசமாகச் செயல்படக்கூடும், மேலும் தளங்களுக்கு இடையில் மொழிபெயர்ப்பதற்கு பெரும்பாலும் குறிப்பிடத்தக்க நிபுணத்துவம் தேவைப்படுகிறது.
PyTKet , Qiskit இன் transpilerஎனும் அமைவு போன்ற திறமூல செயல்திட்டங்கள் வெவ்வேறு குவாண்டம் வரைச்சட்டங்களுக்கு இடையில் மொழிபெயர்ப்பு அடுக்குகளை வழங்குவதன் மூலம் இந்த துண்டு துண்டாக்குதலை நிவர்த்தி செய்ய செயல்படுகின்றன. இந்த கருவிகள் குறிப்பிட்ட வன்பொருள் கட்டுப்பாடுகளுக்கு குவாண்டம் மின்சுற்றுகளை தானாகவே மேம்படுத்தலாம், வெவ்வேறு நிழைவாயிலின் தொகுப்புகள், இணைப்பு வடிவங்களைக் கையாளலாம், மேலும் குறிப்பிட்டவற்றில் சிறப்பாகச் செயல்படக்கூடிய தருக்கமுறை மாற்றங்களைக் கூட பரிந்துரைக்கலாம்.
திறமூல குவாண்டம் மேம்பாட்டில் பாதுகாப்பும் நெறிமுறைகளும்
தற்போதைய மறைகுறியாக்க செந்தரநிலைகளை உடைக்கும் குவாண்டம் கணினியின் திறன், பொறுப்பான மேம்பாடு, வெளிப்படுத்தல் ஆகியன பற்றிய சிக்கலான கேள்விகளை எழுப்புகிறது. பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் மறைகுறியாக்க(cryptographic)அமைவுகளை சமரசம் செய்யக்கூடிய குவாண்டம் தருக்கங்களை வெளிப்படையாக உருவாக்க வேண்டுமா? சமூககுழுவின் பாதுகாப்பு கவலைகளுடன் வெளிப்படைத்தன்மை ஒத்துழைப்பை எவ்வாறு சமநிலைப்படுத்த முடியும்?
திறமூல குவாண்டம் சமூககுழுவானது இந்தக் கேள்விகளை அதிகசிந்தனையுடன் எதிர்த்துப் போராடுகிறது. பல்வேறு செயல்திட்டங்கள் குவாண்டம் தருக்கங்களுடன் குவாண்டம்-எதிர்ப்பு மறைகுறியாக்க(cryptographic) நுட்பங்களை உருவாக்குவதில் கவனம் செலுத்துகின்றன, தற்காப்பு நடவடிக்கைகள் தாக்குதல் திறன்களுடன் விரைவாக இருப்பதை உறுதி செய்கின்றன. கல்வி வளங்கள் குவாண்டம் கணினியின் ஆற்றல், பொறுப்புகள்ஆகிய இரண்டையும் வலியுறுத்துகின்றன, இவை எதிர்கால குவாண்டம் நிரலாளர்கள் தங்கள் பணியின் நெறிமுறை தாக்கங்களைப் புரிந்துகொள்வதை உறுதி செய்ய உதவுகின்றன.
உள்ளடக்கிய கண்டுபிடிப்பும் உலகளாவிய ஒத்துழைப்பும்
திறமூல குவாண்டம் கணினியில் மிக முக்கியமான வாய்ப்புகளில் ஒன்று புவியியல், பொருளாதாரம் , நிறுவன எல்லைகளில் புதுமைகளை மக்கள்மயப்படுத்தும் திறன் ஆகும். பாரம்பரிய குவாண்டம் ஆராய்ச்சியானது பணக்கார நாடுகளிலும் நன்கு நிதியளிக்கப்பட்ட நிறுவனங்களிலும் குவிந்துள்ளது, ஆனால் திறமூல கருவிகள் இந்த இயக்கவியலை மாற்றுகின்றன.
பெரிய குவாண்டம் ஆராய்ச்சி செயல்திட்டங்கள் இல்லாத பல்கலைக்கழகங்களில் உள்ள மாணவர்கள் GitHub இல் வழங்கப்படும் அதிநவீன செயல்திட்டங்களுக்கு பங்களிக்க முடியும். வளரும் நாடுகளில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் உயரடுக்கு நிறுவனங்களில் தங்கள் சகாக்களைப் போலவே அதே குவாண்டம் கணினியின் வளங்களை அணுகலாம். வன்பொருளில் பெரிய மூலதன முதலீடுகள் அல்லது சிறப்புத் திறமை இல்லாமல் சிறிய தொடக்க நிறுவனங்கள்கூட குவாண்டம் தருக்கமுறைகளுடன் பரிசோதனை செய்யலாம்.
முன்னோக்கி செல்லும் பாதை:திறமூல குவாண்டத்தின் எதிர்காலம்
குவாண்டம் கணினியின் எதிர்காலத்தை நோக்கி நாம் பார்க்கும்போது, பல்வேறு போக்குகள் திறமூலமானது தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி ,பயன்பாட்டில் பெருகிய முறையில் மையப் பங்கை வகிக்ககூடும் என்று கூறுகின்றன. இந்தப் போக்குகள் குவாண்டம் கணினிகள் எவ்வாறு நிரலாக்கம் செய்யப்படுகின்றன என்பதை மறுவடிவமைப்பது மட்டுமல்லாமல், குவாண்டம் கணினியானது ஒரு தொழில்நுட்பமாகவும் ஆய்வுத் துறையாகவும் நாம் எவ்வாறு சிந்திக்கிறோம் என்பதை அடிப்படையில் மாற்றியமைக்கின்றன.
குவாண்டம்கணினியுடன்-மரபுவழி கணினியின்ஒருங்கிணைப்பு
குவாண்டம் கணினியின் எதிர்காலம் மரபுவழி கணினிகளை மாற்றுவது பற்றியது அன்று, ஆனால் இரண்டு முன்னுதாரணங்களின் பலங்களையும் பயன்படுத்தும் கலப்பின அமைப்புகளை உருவாக்குவது பற்றியதுமாகும். மரபுவழி கணினிகள் கட்டுப்பாட்டு தருக்கம், தரவு முன் செயலாக்கம் , பிந்தைய செயலாக்கத்தில் சிறந்து விளங்குகின்றன, அதே நேரத்தில் குவாண்டம் கணினிகள் குறிப்பிட்ட உகப்பாக்கம் ,போலியாகசெய்தல்ஆகியவற்றின் மூலம் சிக்கல்களை அதிவேகமாக தீர்வுசெய்திட முடியும். மிகவும் நடைமுறையிலான குவாண்டம் பயன்பாடுகள் மரபுவழி, குவாண்டம் செயலாக்க அலகுகள் ஆகியஇரண்டிற்கும் இடையில் இறுக்கமான ஒருங்கிணைப்பை உள்ளடக்கியிருக்கும், தேவைக்கேற்ப தளங்களுக்கு இடையில் தடையின்றி மாறுகின்றன.
திறமூல வரைச்சட்டங்கள் ஏற்கனவே இந்த கலப்பின அணுகுமுறையில் முன்னோடியாக உள்ளன. PennyLane’s இன் வேறுபடுத்தக்கூடிய குவாண்டம் நிரலாக்க மாதிரி, மரபுவழி இயந்திர கற்றல் குழாய்களுக்குள் குவாண்டம் மின்சுற்றுகளை உட்பொதிக்க அனுமதிக்கிறது. Qiskit இன் Aqua நூலகம் உயர் மட்ட வழிமுறைகளை வழங்குகிறது, அவை தானாகவே சிக்கல்களை மரபுவழி , குவாண்டம் கூறுகளாக சிதைக்கின்றன. Rigetti Computing இன் Forest (இப்போது பரந்த குவாண்டம் சூழல் அமைப்பின் ஒரு பகுதி) உகப்பாக்க சிக்கல்களுக்கான குவாண்டம்-மரபுவழி கலப்பின வழிமுறைகளின் துவக்க மாதிரிகளை நிரூபித்துள்ளது.
குவாண்டம் மேககணினி
குவாண்டம்மேககணினி நிலப்பரப்பு வேகமாக உருவாகி வருகிறது, பல்வேறு வழங்குநர்கள் இணைய APIகள் மூலம் குவாண்டம் வன்பொருளுக்கான நிரலாக்க அணுகலை வழங்குகிறார்கள். அமேசானின் Braket, மைக்ரோசாப்டின் Azure குவாண்டம், கூகிளின் குவாண்டம் செய்யறிவு(AI) சேவை , IBM இன் குவாண்டம் வலைபின்னல்(Network) ஆகிய அனைத்தும் பல்வேறு வன்பொருள் வழங்குநர்களிடமிருந்து குவாண்டம் கணினிகளுக்கு மேககணினி அடிப்படையிலான அணுகலை வழங்குகின்றன. வழங்குநர் சார்ந்த விவரங்களை சுருக்கிஅளித்திடும் திற மூல கருவிகளால் இந்த உள்வரைச்சட்டம்-குறியீட்டின் அணுகுமுறை மேம்படுத்தப்படுகிறது.
சமூககுழுவால் இயக்கப்படும் செந்தரநிலைகளும் நெறிமுறைகளும்
குவாண்டம் கணினியின் தொழில் அடிப்படை செந்தரநிலைகளும் நெறிமுறைகளும் நிறுவுகைசெய்யப்படும் ஒரு முக்கியமான கட்டத்தில் உள்ளது. சந்தை ஆதிக்கம் அல்லது தனியுரிமை கட்டுப்பாடு மூலம் செந்தரநிலைகள் பெரும்பாலும் அதுதோன்றிய மரபுவழி கணினியின் துவக்க நாட்களைப் போன்றில்லாமல், குவாண்டம் சமூககுழு திறமூல செயல்முறைகளின் மூலம் இந்த செந்தரநிலைகளை ஒத்துழைப்புடன் உருவாக்க முடியும்.
OpenQASM எனும் செந்தரநிலை வெறும் துவக்கமாகும். எதிர்கால செந்தரநிலைகளில் விநியோகிக்கப்பட்ட குவாண்டம் கணினிக்கான குவாண்டம் வலைபி்ன்னலின் நெறிமுறைகள், வெவ்வேறு வன்பொருள் தளங்களில் செயல்படும் குவாண்டம் பிழை திருத்தக் குறியீடுகள் , உண்மையான தள சுதந்திரத்தை செயல்படுத்தும் குவாண்டம் நிரலாக்க மொழி விவரக்குறிப்புகள் ஆகியவை அடங்கும். செந்தரநிலை மேம்பாட்டிற்கான திறமூல சமூககுழுவின் கூட்டு அணுகுமுறை முந்தைய கணினியின் முன்னுதாரணங்களை பாதித்த துண்டு துண்டாகப் பிரித்தலையும், விற்பனையாளரின் பூட்டுதலையும் தடுக்கலாம்.
மக்கள்மயமாக்களின் விளைவு
திறமூலமானது குவாண்டம் கணினியின் மிக முக்கியமான நீண்டகால தாக்கம், பரந்த பொதுமக்கள்அனைவரிடமும் மனித படைப்பாற்றல் ,சிக்கல் தீர்க்கும் திறனைக் கட்டவிழ்த்துவிடுவதாக இருக்கலாம். குவாண்டம் கணினி இயற்பியலாளர்கள் . கணினி அறிவியலாளர்களின் ஒரு சிறிய உயரடுக்கிற்கு மட்டுமே கட்டுப்படுத்தப்பட்டபோது, புதுமை அந்த சமூகத்தின் அளவு, பன்முகத்தன்மையால் கண்டிப்பாக வரையறுக்கப்பட்டது.
குவாண்டம் நிரலாக்கமானது வேதியியலாளர்கள், உயிரியலாளர்கள், பொருளாதார வல்லுநர்கள், கலைஞர்கள் , வாழ்க்கையின் ஒவ்வொரு துறையிலிருந்தும் ஆர்வமுள்ள நபர்களுக்கு அணுகக்கூடியதாக மாறும்போது, பாரம்பரிய குவாண்டம் ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒருபோதும் கருதாத பகுதிகளில் குவாண்டம் பயன்பாடுகள் வெளிப்படுவதை நாம் எதிர்பார்க்கலாம். குவாண்டம் இயந்திரக் கொள்கைகளின் அடிப்படையில் இசையை உருவாக்க ஒரு இசையமைப்பாளர் குவாண்டம் வழிமுறைகளைப் பயன்படுத்தலாம். ஒரு தொல்பொருள் ஆராய்ச்சியாளர் கலைப்பொருள் விநியோக முறைகளை பகுப்பாய்வு செய்ய குவாண்டம் உகப்பாக்கத்தைப் பயன்படுத்தலாம். ஒரு சமூக அறிவியலாளர் சிக்கலான சமூக நிகழ்வுகளை மாதிரியாக்க குவாண்டம் இயந்திர கற்றலைப் பயன்படுத்தலாம்.
அனைவருக்குமான குவாண்டம் கணினி
குவாண்டம் கணினியை ஒரு மறைமுகமான கல்வி நோக்கத்திலிருந்து அணுகக்கூடிய தொழில்நுட்ப தளமாக மாற்றுவது கணினியின் வரலாற்றில் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க மக்கள்மயமாக்கல் கதைகளில் ஒன்றாகும். ஒரு பத்தாண்டிற்கும் குறைவான காலத்தில், திறமூல வரைச்சட்டங்கள் ஒரு காலத்தில் கடக்க முடியாததாகத் தோன்றிய தடைகளை நீக்கி, குவாண்டம் பேரரசினை ஆராய ஆர்வமும் உறுதியும் கொண்ட எவருக்கும் பல்வேறு பாதைகளை உருவாக்கியுள்ளன.
இந்த அணுகலின் புரட்சியானது குவாண்டம் கணினியில் யார் பங்கேற்க முடியும் என்பதை மாற்றுவது மட்டுமன்று – இது குவாண்டம் கண்டுபிடிப்புகளின் தன்மையையே மாற்றுகிறது. திறமூல மேம்பாட்டின் கூட்டு, மறுசெயல்பாட்டு , உள்ளடக்கிய அணுகுமுறை முன்னேற்றத்தை துரிதப்படுத்துகிறது, குறுக்கு-துறை யில் மகரந்தச் சேர்க்கையை வளர்க்கிறது, மேலும் குவாண்டம் கணினியின் நன்மைகள் சில பெரிய நிறுவனங்களின் கைகளில் குவிக்கப்படுவதற்குப் பதிலாக பரவலாகப் பகிர்ந்துகொள்ளப்படுவதை உறுதி செய்கிறது.
இந்தக் கட்டுரையில் விவாதிக்கப்பட்ட வரைச்சட்டங்கள் , கருவிகள் ஆகியன ஒரு துவக்கம் மட்டுமே. குவாண்டம் திறமூல சூழல் தொடர்ந்து உருவாகி வருவதால், இன்னும் சக்திவாய்ந்த சுருக்கமானவிவரங்கள், அதிக உள்ளுணர்வு இடைமுகங்கள் ,ஏற்கனவே உள்ள மென்பொருள் மேம்பாட்டு பணிப்பாய்வுகளுடன் அதிக தடையற்ற ஒருங்கிணைப்பை நாம் எதிர்பார்க்கலாம். இன்று Qiskit மின்சுற்றுகளில் பரிசோதனை செய்கின்ற இளைஞர் நாளை காலநிலை மாற்றத்தைத் தீர்க்கும் குவாண்டம் பொறியாளராக இருக்கலாம். படைப்பு வெளிப்பாட்டிற்கான குவாண்டம் வழிமுறைகளை ஆராயும் கலைஞர், எந்த இயற்பியலாளரும் கற்பனை செய்யாத புதிய பயன்பாடுகளைக் கண்டறியக்கூடும்.
குவாண்டம் புரட்சி புதியதாக வரவில்லை; அது ஏற்கனவே திறமூலத்தின் வாயிலாக வந்துவிட்டது,அது நம் அனைவருக்கும் சொந்தமானது. இப்போது நம்முன் உள்ள ஒரே கேள்வி: இந்த குவாண்டம் கணினியின்வல்லரசுகளைக் கொண்டு நம்மால் என்ன உருவாக்கமுடியும்?என்பதுதான்.