Que. How Quantum computing different from today’s classical computer systems? Highlight the applications of Quantum computing. Also give an account of the Indian government initiatives to support its development.
(GS-3, 250 Words, 15 Marks)
प्रश्न : क्वांटम कंप्यूटिंग आज के क्लासिकल कंप्यूटर सिस्टम से किस प्रकार भिन्न है? क्वांटम कंप्यूटिंग के अनुप्रयोगों पर प्रकाश डालिए। इसके विकास का समर्थन करने के लिए भारत सरकार की पहलों का भी विवरण दें।
(जीएस-3, 250 शब्द, 15 अंक)
Approach:
- Introduce by writing about the difference between Quantum computing and classical computers.
- In body, write down the applications India Government initiatives related to Quantum Computing.
- Conclude your answer accordingly.
Model Answer:
Quantum computing is a fundamentally different way to process information, compared to today’s “classical” computer systems. Today’s classical computers manipulate individual bits, which store information as binary 0 and 1 states. Millions of bits work together to process and display information. Alternatively, quantum computers tap into quantum mechanical phenomena to manipulate information. To do this, they rely on quantum bits, or qubits. Unlike a bit that has to be a 0 or a 1, a qubit can be a complicated mix of 1 and 0, which allows for exponentially larger compute spaces and gives quantum computers the potential to solve extremely complex problems.
Applications of Quantum Computing:
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Machine Learning: By utilizing quantum computing, Machine Learning algorithms can be improved, leading to faster and more accurate predictions.
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Material Science: Quantum computing is able to simulate quantum systems, which can be useful in understanding molecule and material behaviour, benefitting verticals like materials science and drug discovery. For eg. IBM Institute developed chemical products by use of this technology.
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Natural Language processing (NLP): Another area where applications of quantum computing could be used to improve NLP and speech recognition, leading to more accurate and efficient communication.
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Cybersecurity & Cryptography: Quantum computing with the help of machine learning can help in developing various techniques to combat cybersecurity threats. Additionally, quantum computing can help in creating encryption methods, also known as quantum cryptography.
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Financial Modelling: Quantum computing is expected to improve financial modelling, thus improving market predictions and risk management.
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Weather Forecasting: Quantum computer’s ability to crunch vast amounts of data, in a short period, could indeed lead to enhancing weather system modelling allowing scientists to predict the changing weather patterns in no time and with excellent accuracy.
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Logistics Optimisation: Finally, quantum computing may be successfully applied in fields such as logistics and manufacturing, as it is interpreted that it can perform complex optimization tasks much faster than classical computers. Additionally, it will allow for increased process efficiency, reducing the amount of time required for analysis and optimization.
Indian government initiatives to support Quantum computing:
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The Quantum Computing Applications Lab (QCAL) was launched by the Ministry of Electronics and Information Technology in collaboration with Amazon Web Services. It aims to accelerate the adoption of quantum computing in India by providing access to quantum computers, tools, and resources to researchers and developers.
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The National Mission on Quantum Technologies and Applications (NM-QTA) was launched in 2020 with the goal of creating a strong quantum technology ecosystem in India.
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Under the Prime Minister’s Science and Technology Innovation Advisory Council (PM-STIAC), Quantum Technologies & Applications is one of 9 missions of national importance.
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A quantum computing centre at the Indian Institute of Science (IISc) in Bangalore focuses on quantum algorithms, quantum information theory, and quantum error correction.
Thus Quantum computing has the potential to revolutionize computation by making certain types of classically intractable problems solvable. India is also taking significant steps towards establishing itself as a leading player in the global quantum computing industry. With the right support and investment, India has the potential to become a major hub for quantum computing research and development.
दृष्टिकोण:
- क्वांटम कंप्यूटिंग और क्लासिकल कंप्यूटर के बीच अंतर के बारे में बताते हुए उत्तर की शुरुआत दीजिए।
- मुख्य भाग में, क्वांटम कंप्यूटिंग से संबंधित भारत सरकार की पहल के अनुप्रयोगों को लिखें।
- अपना उत्तर तदनुसार समाप्त करें।
मॉडल उत्तर:
क्वांटम कंप्यूटिंग आज के "क्लासिकल" कंप्यूटर सिस्टम की तुलना में, इनफ़ॉर्मेंशन की प्रोसेसिंग करने का मौलिक रूप से एक अलग तरीका है। आज के क्लासिकल कंप्यूटर अलग-अलग बिट्स में गणना करते हैं, जो इनफ़ॉर्मेंशन को बाइनरी 0 और 1 के अनुक्रम में स्टोर करते हैं, जिसमें इनफ़ॉर्मेंशन की प्रोसेसिंग करने और प्रदर्शित करने के लिए लाखों बिट्स एक साथ काम करते हैं। जबकि वैकल्पिक रूप से, क्वांटम कंप्यूटर इनफ़ॉर्मेंशन की प्रोसेसिंग में गणना संबंधी कार्य हेतु क्वांटम यांत्रिक घटनाओं का उपयोग करते हैं। ऐसा करने के लिए, वे क्वांटम बिट्स (या क्विबिट्स) का प्रयोग करते हैं। ध्यातव्य है कि वर्तमान क्लासिकल कंप्यूटर में बिट्स के विपरीत, जो 0 या 1 अनुक्रम में इनफ़ॉर्मेंशन स्टोर करता है, एक क्विबिट 1 और 0 का एक जटिल अनुक्रम का प्रयोग करता है, जो कि तेजी से बड़े कंप्यूटिंग स्पेस की अनुमति देता है, जिससे क्वांटम कंप्यूटर को बेहद जटिल समस्याओं को हल करने की क्षमता देता है।
क्वांटम कंप्यूटिंग के अनुप्रयोग:
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मशीन लर्निंग: क्वांटम कंप्यूटिंग का उपयोग करके, मशीन लर्निंग एल्गोरिदम में सुधार किया जा सकता है, जिससे तेज और अधिक सटीक भविष्यवाणियां हो सकती हैं।
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सामग्री विज्ञान: क्वांटम कंप्यूटिंग, क्वांटम सिस्टम का अनुकरण करने में सक्षम है, जो अणु और भौतिक व्यवहार को समझने में उपयोगी हो सकता है, जिससे सामग्री विज्ञान और दवा खोज जैसे कार्यक्षेत्रों को लाभ मिल सकता है। उदाहरण के लिये - आईबीएम ने इस प्रौद्योगिकी का उपयोग करके रासायनिक उत्पाद विकसित किए।
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नेचुरल लैंग्वेज प्रोसेसिंग (NLP): एक अन्य क्षेत्र, जहां क्वांटम कंप्यूटिंग के अनुप्रयोगों का उपयोग प्राकृतिक भाषा के प्रोसेसिंग और आवाज की पहचान को बेहतर बनाने के लिए किया जा सकता है, जिससे अधिक सटीक और कुशल संचार हो सकेगा।
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साइबर सुरक्षा और क्रिप्टोग्राफी: मशीन लर्निंग की सहायता से, क्वांटम कंप्यूटिंग साइबर सुरक्षा खतरों से निपटने के लिए विभिन्न तकनीकों को विकसित करने में मदद कर सकती है। इसके अतिरिक्त, क्वांटम कंप्यूटिंग एन्क्रिप्शन विधियों को बनाने में मदद कर सकती है, जिसे “क्वांटम क्रिप्टोग्राफी” के रूप में भी जाना जाता है।
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वित्तीय मॉडलिंग: क्वांटम कंप्यूटिंग से, वित्तीय मॉडलिंग में सुधार होने की उम्मीद है, जिससे बाजार की भविष्यवाणी और जोखिम प्रबंधन में सुधार होगा।
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मौसम का पूर्वानुमान: क्वांटम कंप्यूटर की छोटी अवधि में बड़ी मात्रा में डेटा प्रोसेसिंग की क्षमता, वास्तव में मौसम प्रणाली मॉडलिंग को बढ़ाने में मदद कर सकती है, जिससे वैज्ञानिक कुछ ही समय में और उत्कृष्ट सटीकता के साथ बदलते मौसम के पैटर्न की भविष्यवाणी कर सकते हैं।
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लॉजिस्टिक्स ऑप्टिमाइजेशन: अंत में, क्वांटम कंप्यूटिंग को लॉजिस्टिक्स और विनिर्माण जैसे क्षेत्रों में सफलतापूर्वक लागू किया जा सकता है, क्योंकि यह व्याख्या की जाती है कि यह क्लासिकल कंप्यूटरों की तुलना में जटिल अनुकूलन कार्यों (कॉम्प्लेक्स ऑप्टिमाइजेशन टास्क) को बहुत तेजी से निष्पादित कर सकता है। इसके अतिरिक्त, यह प्रक्रिया दक्षता को बढ़ाने, विश्लेषण और अनुकूलन (ऑप्टिमाइजेशन) के लिए आवश्यक समय को कम करने की अनुमति देगा।
क्वांटम कंप्यूटिंग के समर्थन के लिए भारत सरकार की पहल:
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क्वांटम कंप्यूटिंग एप्लीकेशन लैब (QCAL) को इलेक्ट्रॉनिक्स और सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय ने अमेज़न वेब सर्विसेज के सहयोग से लॉन्च किया था। इसका लक्ष्य शोधकर्ताओं और डेवलपर्स को क्वांटम कंप्यूटर, टूल्स एवं प्रोसेसिंग तक पहुंच प्रदान करके भारत में क्वांटम कंप्यूटिंग को अपनाने में तेजी लाना है।
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भारत में एक मजबूत क्वांटम प्रौद्योगिकी पारिस्थितिकी तंत्र बनाने के लक्ष्य के साथ वर्ष 2020 में क्वांटम टेक्नोलॉजीज और एप्लिकेशन (NM-QTA) पर राष्ट्रीय मिशन शुरू किया गया था।
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प्रधान मंत्री विज्ञान और प्रौद्योगिकी नवाचार सलाहकार परिषद (PM-STIAC) के तहत, क्वांटम टेक्नोलॉजीज और एप्लिकेशन, राष्ट्रीय महत्व के 9 मिशनों में से एक है।
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बेंगलुरु में भारतीय विज्ञान संस्थान (IISc) में एक क्वांटम कंप्यूटिंग सेंटर, क्वांटम एल्गोरिदम, क्वांटम सूचना सिद्धांत और क्वांटम त्रुटि सुधार पर केंद्रित है।
इस प्रकार क्वांटम कंप्यूटिंग में कुछ प्रकार की क्लासिकल रूप से कठिन समस्याओं को हल करने योग्य बनाकर गणना में क्रांति लाने की व्यापक क्षमता है। इसी परिप्रेच्छ में, भारत स्वयं को वैश्विक क्वांटम कंप्यूटिंग उद्योग में एक अग्रणी खिलाड़ी के रूप में स्थापित करने की दिशा में भी महत्वपूर्ण कदम उठा रहा है। अत: सही समर्थन और निवेश के साथ, भारत में क्वांटम कंप्यूटिंग अनुसंधान और विकास के लिए एक प्रमुख केंद्र बन सकता है।
Note:
1. Save your PDF file with your NAME and DATE, then upload it on the website to avoid any technical issues.
2. Kindly upload only a scanned pdf copy of your answer. Simple photographs of the answer will not be evaluated!
3. Write your NAME at the top of the answer sheet. Answer sheets without NAME will not be evaluated, in any case.
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