EVOLUTION OF QUANTUM COMPUTERS

Аннотация

Ushbu maqolada, kvant kompyuterlarining rivojlanish bosqichlari hamda bugungi va kelajakdagi imkoniyatlari haqida bayon qilingan. Kalit so’zlar: kvant fizikasi, kvant hisoblash, kvant elektrodinamikasi, algoritim, bit, qubit, kvant bog’lanish, QEC, AI, kiberxavfsizlik, logistika, RSA, ECC. Har bir texnalogiya avvalo teoriya sifatida boshlanib, bir qancha rivojlanish bosqichlaridan so’ng hozirgi ko’rinishga keladi va vaqtlar o’tishi bilan yanada taraqqiy etishi mumkin. Kvant kompyuterlari kvant fizikasi va kompyuter sohasini birlashishidan hosil bo’lgan. Kvant kompyuterlari kvant fizikasi asosida ishlaydi. Ular ham dastlabki 1940 va 50- yillar oralig’ida idea sifatida bo’lgan. Richard Feynman kvant komputerlari g’oyasini fanga olib kirgan insonlardan biri hisoblanadi. Uning g’oyasi va qilgan ishlari kvant kompyuterlarini rivojlanishiga katta ta’sir ko’rsatgan. Richard Feynman amerikalik fizik olim va Nobel 1-rasm. Richard Feynman 132 SCIENCE SHINE INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025 mukofoti sovrindori sanaladi. Richard kvant jarayonlarini klassik kompyuterlar mukammal modellashtira olmaydi, ularni faqat kvant hisoblashiga asoslangan tizimgina yaxshiroq modellashtira oladi, deb hisoblagan. U nima qilgan? U kvant elektrodinamikasi(quantum electrodynamics (QED)) ya’ni kvant zarrachalarini o’zaro ta’sirini tasvirlashning qulay usulini ishlab chiqqan. U ushbu ishlari uchun 1965-yilda Nobel mukofotini qo’lga kiritgan. Kvant kompyuterlari kvant zarrachalarining harakatiga asoslangan, shuning uchun kvant elektrodinamikasi haqida ma’lumotga ega bo’lishimiz kerak. Bitta elektronni tasvirlash oson, u A yoki B holatda (Elektron spinining ikkita mumkin bo‘lgan holati ("spin-up" va "spin-down") )bo’lishi mumkun. Lekin 2 elektron bo’lsa, uning holati 4 ta bo’ladi [AA;AB;BA;BB]. Qiyinlashishni boshladi, 10 taniki 1024 ehtimollikka ega, 20 elektronda 1048576 ehtimollik mavjud. Bu ko’p vaqt talab qiladi. Richard buning oson usulini kashf qilgan. Bu kvant hisoblash sohasiga katta ta’sir ko’rsatgan. Kvant kompyuterlar hisob kitob qilishda kvant bitlar ya’ni qubitlardan foydalanadi. 1 ta qubit milionlab elektronlardan iborat bo’ladi. Shuning uchun Richardning ushbu sohaga qo’shgan hissasi katta sanaladi. 1970-yillarda klassik hisoblash rivojlangan bo’lsada, hech kim hali hisoblashni kvant mehanikasiga asoslangan holda qilmagan edi. 1980- yilda Paul Benioff shu masala bo’yicha turing mashinasini(klassik hisoblash modelini) kvant mexanikasiga asoslangan birinchi versiyasini yaratdi. U kvant komputerlarini nazariyadan amaliyotga olib chiqdi. Bu Richardning g’oyasiga yanada qo’shimcha bo’ldi. Bu kvant 2-rasm. Paul Benioff kompyuterlari orqali, klassiklar ifodala olmaydigan va ko’p vaqt talab qiladigan ishlarni yanada osonlashtirilishiga xizmat qildi. Kompyuterlarning asosi algoritim hisoblanadi. Kavant kompyuterlari uchun ham kvant algoritimlari kerak. 1985-yilning boshlang’ich davrida biritaniyalik fizik olim David Deutsch, Deutsch–Jozsa deb nomlangan algoritim ishlab chiqdi. Bu kvant kompyuterlarining foydalarini, ya’ni bir qancha hisoblashlarda tezroq va sifatliroq ekanligini ko’rsatdi. Eng asosiysi kvant kompyuterlari klassiklarga qaraganda tezroq va sifatliroq ekanligini namoyish qildi. 133 SCIENCE SHINE INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025 3-rasm. David Deutsch Bir qancha vaqt o’tib uning algoritimidan ham tezroq algoritimlar ishlab chiqildi. 1994- yil amerikalik matematik Peter Shor, Shor nomli kvant algoritimini yaratdi. U bo’luvchilarga bo’lish usuli orqali katta hajmdagi sonlarni yecha oladigan birinchi kvant algoritimi hisoblanadi. 1996-yilda esa idian- amerikan olim Lov Grover, Grover nomli kvant qidiruv algoritimini ishlab chiqdi. Uning algoritimi katta hajmdagi ma’lumotlar bazasidan kerakli elementni kvant kompyuteri yordamida tezkor topish imkonini berdi. Klassik kompyuterlar ma’lumotlarni bitlarda ifodalaydi. Kvant kompyuterlari esa kvant bitlari ya’ni qubitlarda ifodalaydi. Qubitlar ham 0 va 1 qiymat qaytaradi, lekin boshqacha yo’lda ya’ni ular foiz ko’rinishida chiqaradi. Masalan 0-43% va 1- 67% 4-rasm. Bit va qubit ko’rinishida. Undan so’ng foizi balandi olinadi. 1 ta qubit milionlab elektronlardan iborat. Ular juda ta’sirchan hisoblanadi, bitta elektronni o’zgarishi umumiy qubitni, bitta qubitni o’zgarishi esa boshqalarni, so’ngra natijani ham o’zgartirib yuboradi. Shuning uchun qubitlar absalyut 0 kelvin atrofidagi maxsus muhitda saqlanadi. Qubitlar qancha ko’p bo’lsa, natija shuncha tez va aniq chiqadi. 134 SCIENCE SHINE INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025 Qubitlarni bir qancha turlari bor. Ularning har biri o’ziga xos harakterga ega hisoblanadi. Eng ko’p tarqal turlari superconducting qubit, topologik qubit, bog’langan ion qubitlar hisoblanadi. Bugungi kunda kvant komputerlarida eng ko’p foydalaniladigan turi bu supero‘tkazgichli kubit(Superconducting qubit)dir. U s