सेठ लॉयड

सेठ लॉयड (जन्म 2 अगस्त 1960) एक अमेरिकी क्वांटम सूचना वैज्ञानिक और मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग में प्रोफेसर हैं। वे क्वांटम सूचना विज्ञान में योगदान के लिए जाने जाते हैं, जिसमें क्वांटम कंप्यूटरों के डिजाइन, क्वांटम एनालॉग गणना, और क्वांटम त्रुटि सुधार के तरीके शामिल हैं। लॉयड एमआईटी में सेंटर फॉर एक्सट्रीम क्वांटम इंफॉर्मेशन थ्योरी (xQIT) का निर्देशन करते हैं।

लॉयड का शोध क्वांटम यांत्रिकी और सूचना सिद्धांत को जोड़ता है, जिसके निहितार्थ मौलिक भौतिकी और व्यावहारिक क्वांटम प्रौद्योगिकियों के विकास दोनों के लिए हैं। उन्होंने आम पाठकों के लिए भी लिखा है, यह तर्क देते हुए कि ब्रह्मांड स्वयं एक क्वांटम कंप्यूटर के रूप में संचालित होता है।

जीवनी

लॉयड का जन्म 2 अगस्त 1960 को सुसान लॉयड, जो फिलिप्स अंडोवर में इतिहास की शिक्षिका थीं, और रॉबर्ट लॉयड, जो उसी संस्थान में कला शिक्षक थे, के घर हुआ। उनके नाना-नानी रस्टिन मैकिन्टोश, एक बाल रोग विशेषज्ञ, और मिलिसेंट कैरी मैकिन्टोश, एक शैक्षिक प्रशासक थे; उनके दादा-दादी फिलिप्स एक्सेटर में इतिहास और नृत्य पढ़ाते थे। उन्होंने 1978 में फिलिप्स अकादमी से स्नातक किया और 1982 में हार्वर्ड कॉलेज से बीए प्राप्त किया। मार्शल छात्रवृत्ति पर, उन्होंने 1983 और 1984 में कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय से पार्ट III और एमफिल पूरा किया। लॉयड ने 1988 में रॉकफेलर विश्वविद्यालय से भौतिकी में पीएचडी अर्जित की, जिसके सलाहकार हेंज पेगल्स थे।

1988 से 1991 तक, लॉयड कैलटेक में मरे गेल-मैन के साथ पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता थे, जो क्वांटम प्रणालियों पर सूचना सिद्धांत लागू कर रहे थे। 1991 से 1994 तक वे लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता थे, जो क्वांटम गणना पर काम कर रहे थे। 1994 में वे एमआईटी के मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग में शामिल हुए, जहाँ वे बने रहे। उन्होंने सांता फे इंस्टीट्यूट में बाहरी संकाय सदस्य के रूप में भी कार्य किया है। 2007 में उन्हें अमेरिकन फिजिकल सोसाइटी का फेलो नामित किया गया, और 2012 में उन्हें अंतर्राष्ट्रीय क्वांटम संचार पुरस्कार मिला।

क्वांटम कंप्यूटिंग अनुसंधान

लॉयड एमआईटी में सेंटर फॉर एक्सट्रीम क्वांटम इंफॉर्मेशन थ्योरी (xQIT) का निर्देशन करते हैं। उन्हें डिजिटल क्वांटम सिम्युलेटर के प्रस्ताव, क्वांटम मेट्रोलॉजी के लिए एक ढांचा, और निरंतर-चर क्वांटम सूचना के उपचार का श्रेय दिया जाता है। साइंस में उनका 1996 का पेपर दर्शाता है कि एक क्वांटम कंप्यूटर स्थानीय अंतःक्रियाओं वाली क्वांटम प्रणालियों को कुशलतापूर्वक अनुकरण कर सकता है, जो उस वर्ग की प्रणालियों के लिए रिचर्ड फेनमैन के पहले के अनुमान का रचनात्मक प्रमाण प्रदान करता है और क्वांटम कंप्यूटर को एक सार्वभौमिक क्वांटम सिम्युलेटर के रूप में स्थापित करने में मदद करता है।

अराम हैरो और अविनातन हसीदिम के साथ, लॉयड ने रैखिक समीकरणों की प्रणालियों को हल करने के लिए एचएचएल एल्गोरिदम पेश किया, जो क्वांटम मशीन लर्निंग में मौलिक बन गया। शुरुआत में यह माना गया था कि यह एल्गोरिदम शास्त्रीय तरीकों पर एक घातीय गति प्रदान करता है, लेकिन बाद में इविन टैंग के काम ने दिखाया कि शास्त्रीय एल्गोरिदम इसके प्रदर्शन से मेल खा सकते हैं, जिससे मशीन लर्निंग में क्वांटम लाभ की उम्मीदें बदल गईं।

लॉयड ने क्वांटम त्रुटि सुधार और शोर में कमी, शैनन के प्रमेय के क्वांटम एनालॉग, और क्वांटम एनालॉग गणना में भी योगदान दिया है। उनका काम जैविक घटनाओं, जैसे प्रकाश संश्लेषण, में क्वांटम प्रभावों की संभावित भूमिका और क्वांटम त्रुटि शमन की विधि के रूप में गतिशील डिकपलिंग तक फैला हुआ है।

जीवनी

लॉयड का जन्म 2 अगस्त 1960 को हुआ था। उनकी माँ, सुसान लॉयड, फिलिप्स अंडोवर में इतिहास की शिक्षिका थीं, और उनके पिता, रॉबर्ट लॉयड, उसी संस्थान में कला शिक्षक थे। उनके नाना-नानी रस्टिन मैकिन्टोश, एक बाल रोग विशेषज्ञ, और मिलिसेंट कैरी मैकिन्टोश, एक शैक्षिक प्रशासक थे। उनके दादा-दादी फिलिप्स एक्सेटर में इतिहास और नृत्य पढ़ाते थे। लॉयड ने 1978 में फिलिप्स अकादमी से स्नातक किया और 1982 में हार्वर्ड कॉलेज से बीए प्राप्त किया। मार्शल छात्रवृत्ति पर रहते हुए, उन्होंने 1983 और 1984 में कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय से पार्ट III और एमफिल पूरा किया। उन्होंने 1988 में सलाहकार हेंज पेगल्स के अधीन रॉकफेलर विश्वविद्यालय से भौतिकी में पीएचडी अर्जित की।

1988 से 1991 तक, लॉयड कैलटेक में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता थे, जो मरे गेल-मैन के साथ क्वांटम प्रणालियों पर सूचना सिद्धांत लागू करने पर काम कर रहे थे। 1991 से 1994 तक वे लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता थे, जो क्वांटम गणना पर ध्यान केंद्रित कर रहे थे। वे 1994 में एमआईटी के मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग में शामिल हुए और सांता फे इंस्टीट्यूट में बाहरी संकाय सदस्य के रूप में भी कार्य किया है। 2007 में, उन्हें अमेरिकन फिजिकल सोसाइटी का फेलो नामित किया गया, और 2012 में उन्हें अंतर्राष्ट्रीय क्वांटम संचार पुरस्कार मिला।

क्वांटम अनुकरण और एल्गोरिदम पर कार्य

लॉयड का 1996 का साइंस पेपर दर्शाता है कि एक क्वांटम कंप्यूटर स्थानीय अंतःक्रियाओं वाली क्वांटम प्रणालियों को कुशलतापूर्वक अनुकरण कर सकता है। यह परिणाम रिचर्ड फेनमैन के उस वर्ग की प्रणालियों के लिए पहले के अनुमान का प्रमाण प्रदान करता है और क्वांटम कंप्यूटर को एक सार्वभौमिक क्वांटम सिम्युलेटर के रूप में स्थापित करने में मदद करता है। यह कार्य रसायन विज्ञान, सामग्री विज्ञान और भौतिकी के लिए क्वांटम अनुकरण में बाद के शोध का आधार बना।

अराम हैरो और अविनातन हसीदिम के साथ, लॉयड ने क्वांटम कंप्यूटर पर रैखिक समीकरणों की प्रणालियों को हल करने के लिए एचएचएल एल्गोरिदम पेश किया। यह व्यापक रूप से माना जाता था कि यह एल्गोरिदम शास्त्रीय तरीकों पर एक घातीय गति प्रदान करता है, जब तक कि इविन टैंग ने दिखाया कि शास्त्रीय एल्गोरिदम कुछ समस्या उदाहरणों के लिए तुलनीय प्रदर्शन प्राप्त कर सकते हैं। लॉयड ने क्वांटम मेट्रोलॉजी, निरंतर-चर क्वांटम सूचना, और क्वांटम त्रुटि शमन के लिए गतिशील डिकपलिंग में भी योगदान दिया है। उनके शोध ने यह पता लगाया है कि क्या क्वांटम प्रभाव प्रकाश संश्लेषण और पक्षी नेविगेशन जैसी जैविक प्रक्रियाओं में भूमिका निभाते हैं, हालाँकि ये प्रस्ताव बहस का विषय बने हुए हैं।

ब्रह्मांड क्वांटम कंप्यूटर के रूप में

अपनी 2006 की पुस्तक प्रोग्रामिंग द यूनिवर्स में, लॉयड ने तर्क दिया कि ब्रह्मांड को एक क्वांटम कंप्यूटर के रूप में समझा जा सकता है जो विकसित होते समय सूचना संसाधित करता है। उन्होंने प्रस्तावित किया कि हर भौतिक प्रणाली बिट्स को संग्रहीत और हेरफेर करती है, जिसमें क्वांटम यांत्रिकी कम्प्यूटेशनल सब्सट्रेट प्रदान करती है। पुस्तक ने भौतिकविदों और आम पाठकों दोनों का ध्यान आकर्षित किया। इसमें, लॉयड ने यह भी अनुमान लगाया कि यदि कम्प्यूटेशनल शक्ति ऐतिहासिक दरों पर बढ़ती रही, तो यह लगभग 600 वर्षों के भीतर ब्रह्मांड के संसाधनों द्वारा लगाई गई भौतिक सीमाओं से टकराएगी - एक सीमा जिसे उन्होंने बाद के पेपरों जैसे "कम्प्यूटेशनल क्षमता ऑफ द यूनिवर्स" में मात्रात्मक रूप से व्यक्त किया।

लॉयड का गणना की अंतिम भौतिक सीमाओं पर पहले का काम, जो 2000 में नेचर में प्रकाशित हुआ, ने भौतिक प्रणालियों की गति और सूचना-प्रसंस्करण क्षमता पर मौलिक सीमाएं प्राप्त कीं। उस पेपर ने जांच की कि किसी प्रणाली की ऊर्जा और एन्ट्रॉपी बाधाओं को देखते हुए कितनी गणना की जा सकती है, जो थर्मोडायनामिक्स और सूचना सिद्धांत को जोड़ने वाला एक ढांचा प्रदान करता है।

एपस्टीन विवाद

लॉयड के वित्तपोषक जेफ्री एपस्टीन से संबंध 2019 में एपस्टीन के एमआईटी को दान पर रिपोर्टिंग के माध्यम से सार्वजनिक हुए। लॉयड ने एपस्टीन से शोध वित्त पोषण स्वीकार किया था, जिसके लिए उन्होंने बाद में एक सार्वजनिक बयान में माफी मांगी। लॉयड ने साहित्यिक एजेंट जॉन ब्रॉकमैन से एज बिलियनेयर्स डिनर में एपस्टीन से मुलाकात की थी और स्वीकार किया कि उन्होंने एपस्टीन की जेल अवधि के दौरान उनसे मुलाकात की और उनकी रिहाई के बाद चर्चाओं में भाग लिया।

जनवरी 2020 में, एक एमआईटी कॉर्पोरेशन रिपोर्ट में कहा गया कि एपस्टीन ने लॉयड से जुड़े दो दान किए थे और आरोप लगाया कि लॉयड ने दाता की पहचान को अस्पष्ट करने और उचित परिश्रम में बाधा डालने के लिए कदम उठाए थे। लॉयड ने उस चित्रण का खंडन किया। दिसंबर 2020 की एक एमआईटी संकाय समीक्षा ने निष्कर्ष निकाला कि लॉयड ने दाता-जांच प्रक्रिया को दरकिनार करने का प्रयास नहीं किया था, लेकिन समिति के बहुमत ने पाया कि उन्होंने एपस्टीन की पृष्ठभूमि के बारे में जानकारी प्रकट करने में विफल रहकर एमआईटी नीति का उल्लंघन किया था। एमआईटी ने अस्थायी अनुशासनात्मक प्रतिबंध लगाए, जिसमें धन उगाहने और छात्र सलाह पर सीमाएं शामिल थीं; ये प्रतिबंध तब से हटा दिए गए हैं।

चयनित प्रकाशन

लॉयड के उल्लेखनीय कार्यों में "अल्टीमेट फिजिकल लिमिट्स टू कम्प्यूटेशन" (नेचर, 2000) और "कम्प्यूटेशनल क्षमता ऑफ द यूनिवर्स" (फिजिकल रिव्यू लेटर्स, 2002) शामिल हैं, जो भौतिक प्रणालियों की सूचना-प्रसंस्करण क्षमता का पता लगाते हैं। उनकी 2006 की पुस्तक प्रोग्रामिंग द यूनिवर्स उनकी थीसिस प्रस्तुत करती है कि ब्रह्मांड अपने स्वयं के विकास की गणना करता है। उन्होंने क्वांटम एस्पेक्ट्स ऑफ लाइफ में 2008 का अध्याय "क्वांटम मैकेनिक्स एंड इमर्जेंस" भी लिखा। 2020 में, वे एंड्रे केज़िन द्वारा निर्देशित फिल्म स्टीपलचेज़ में दिखाई दिए, जो बंद समय-जैसे वक्रों की खोज करती है, जो उनके क्वांटम सूचना और सापेक्षता पर शोध से संबंधित एक विषय है।

विरासत और प्रभाव

लॉयड के काम ने सैद्धांतिक क्वांटम कंप्यूटिंग और व्यावहारिक क्वांटम हार्डवेयर बनाने के प्रयासों दोनों को प्रभावित किया है, जिसमें डी-वेव के साथ क्वांटम एनीलिंग पर काम शामिल है। कम्प्यूटेशनल ब्रह्मांड पर उनके लेखन ने वास्तविकता और सूचना की प्रकृति के बारे में भौतिकविदों और कंप्यूटर वैज्ञानिकों के बीच चर्चा को जन्म दिया है। क्वांटम त्रुटि सुधार और शोर में कमी में लॉयड के योगदान आईबीएम, गूगल और एमआईटी जैसे संस्थानों में क्वांटम-कंप्यूटिंग अनुसंधान को सूचित करते रहे हैं। उनका करियर सूचना सिद्धांत के मौलिक भौतिकी के साथ एकीकरण को दर्शाता है, एक दिशा जो आधुनिक क्वांटम प्रौद्योगिकी विकास का केंद्र बन गई है।