132
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
EVOLUTION OF QUANTUM COMPUTERS
Karimov Islombek Rustambek o’g’li
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot texnologiyalari universiteti, 3-
bosqich talabasi
Saidrasulov Sherzod Norboy o‘g‘li
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot texnologiyalari universiteti,
"Axborot texnologiyalarining dasturiy taʼminoti" kafedrasi dotsenti, PhD
Annotatsiya:
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
133
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
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.
134
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
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.
135
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
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 supero’tkazgichli materiallar
asosida quriladi, Josephson birikmasi (ikki supero‘tkazgich orasiga juda nozik
izolyator qatlami joylashtirilgan tuzilma. Bu struktura orqali tunnel effekt tufayli
elektron juftlari o‘tishi mumkin.) va mikroto’lqinli rezanatorlar yordamida kvant
holatlarni saqlaydi va boshqaradi.
5-rasm. Superconducting,topological,trapped ions qubitlari
Topological qubit – bu kvant xatolarini tabiiy ravishda kamaytiradigan va
barqaror ishlaydigan kubit turi bo‘lib, topologik fazalar va anyonlar deb nomlanuvchi
ekzotik kvant zarralar asosida ishlaydi.
Trapped ion qubit bu eng aniq va barqaror kvant qubitlar hisoblanadi.Trapped
ion qubit – bu kvant hisoblash uchun ionlarni elektromagnit maydon yordamida
qafasga tushirib, ularning kvant holatlarini boshqaradigan kvant kubit turidir.
Kvant kompyuterlarining asosiy xususiyatlari quyidagilar:
1.
Superpozitsiyasi
2.
Kvant bog’lanish
3.
Kvant interfrensiyasi
Kvant kompyuterlarining bu xususiyati juda ajoyib hisoblanadi. Klassik
kompyuterlar
136
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
6-rasm. Kvant kompyuterlarining superpozitsiya xususiyati
bir vaqtning o’zida bitlar orqali bitta amal bajara olsa, qubitlar bir vaqtda bir
qancha amal bajaradi. Qubit bir vaqtni o’zida ham 1, ham 0 bo’la oladi. Bu bir vaqtni
o’zida ko’plab hisob-kitob bajara olish imkoni beradi.
Kvant bog’lanish (Entanglement) bu har bir qubit bir biriga bog’liqligini
ifodalovchi xususiyat hisoblanadi. Ikkita yoki ko’plab qubitlar bir-biriga bog‘liq
bo‘lib, birining holati o‘zgarganda, boshqasi ham darhol o‘zgaradi, hatto ular bir-
biridan katta masofada bo‘lsa ham. Bu kvant algoritmlarining yuqori samaradorligini
ta’minlaydi.
Kvant interferensiyasi - bu ikki yoki undan ortiq kvant holatlarining yangi kvant
holatini hosil qilish uchun birlashishi natijasida yuzaga keladigan hodisadir. Bu kvant
zarralarining to'lqinsimon tabiatining bevosita natijasi hisoblanadi. To'lqinlar
kesishganda, ular fazalariga qarab bir-birini kuchaytirishi yoki bekor qilishi mumkin.
7-rasm. Kvant kompyuterlarining Kvant interfrensiyasi xususiyati
137
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Bu kvant interferensiyasining tamoyilidir. Bu xususiyat kvant hodisasini
boshqarish imkonini beradi. Kvant kompyuterlari masofadan qat’iy nazar bir biri
bilan tez va sifatli bog’lana oladi.
Quantum Error Correction (QEC) – bu kvant kompyuterlarda kvant holatlarning
shovqin va xatolar ta’sirida buzilishining oldini olish usullari. Kvant tizimlar juda
nozik va shovqinga sezgir – harorat, elektromagnit maydon, kosmik nurlar kabi
omillar kvant informatsiyani yo‘qotishiga olib kelishi mumkin. QEC algoritmlari
kvant informatsiyani yo‘qotmasdan saqlash va tiklash imkonini beradi.
Hozirda kvant kompyuterlari yaratish bo’yicha butun dunyo bo’ylab poygalar
avjida desak bo’ladi. Ulardan eng yiriklari IBM, Microsoft, IonQ, Intel va Google
hisoblanadi.
IBM kvant kompyuterlar poygasiga 1970-yillardan boshlab qo’shilgan bo’lsada,
2000-yillardan keyin katta natijalarga erisha boshlagan. U ushbu sohadagi yetakchi
kompaniyalardan biri bo’lib, supero‘tkazgichli qubitlar asosida ishlaydigan kvant
kompyuterlar yaratishga ixtisoslashgan.
Uning kvant kompyuterlari:
1.
2016-yilda BM Q 5 Tenerife va Yorktown nomli 5 qubitdan iborat
pratsesor taqdim etdi.
2.
2017-yilda IBM Q 14 Melbourne, 14 qubitli
3.
2018-yilda IBM Q 20 Austin, 20 qubitli
4.
2019-yilda IBM Q 53, 53 qubitli
5.
2021-yilda IBM Quantum Eagle Processor, 127 qubitli
6.
2022-yilda IBM Osprey Processor, 433 qubitli
Shu davr davomida yuqoridagi kvant protsessorlari yaratilgan. Yana eng asosiy
u 2021-yilda,127 qubitli IBM Quantum Eagle protsessori Big Blue qiskit Runtime
(online sayt)ni ishga tushirdi, bu kvant davrlarini tezlik va miqyosda
konteynerlashtirilgan bajarilishini qo'llab-quvvatlash uchun qurilgan, birgalikda
joylashgan klassik tizimlar va kvant tizimlarining ish vaqti muhitidir. Qiskit ish vaqti
ko'plab yaxshilanishlar, shu jumladan Qiskit Runtime bilan kvant dasturlarini to'liq
bulutda ishga tushirish tufayli molekulalarni simulyatsiya qilishda 120 marta
tezlashganini ko'rsatdi. 2023-yilda esa IBM Quantum Condor 1121 qubitli
protsessorni yaratishini e’lon qildi.
138
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
8-rasm. IBM ning kvant kompyuteri
Yana bir gigant kompaniyalardan biri Google ham, supero‘tkazgichli qubitlar
asosida ishlaydigan kvant kompyuterlar yaratishga ixtisoslashgan. 2013-2016 yillarda
ushbu sohaga kirib keldi. 2018-yilda Bristlecone 72 qubitli kvant protsessori e’lon
qilinadi, ammo bu tizim kvant ustunligini isbotlash uchun yetarli darajada barqaror
emas edi. 2019-yilda Google Sycamore nomli 53 qubitli kvant kompyuterini ishlab
chiqdi va kvant ustunligi(quantum supremacy)ga erishganini e’lon qildi. Ularning
tadqiqotiga ko‘ra, Sycamore 10 000 yil talab qilinadigan an’anaviy hisob-kitobni
atiga 200 soniyada bajarishga muvaffaq bo‘ldi. Bu kvant hisoblash tarixida katta
yutuq sifatida baholandi.
139
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
9-rasm. Google ning kvant kompyuteri
Yana bir kompaniya Microsoft o’zini kvant kompyuteriga ega bo’lmasa ham
hozirgi kunda bu sohada katta o’zgarishlar kiritgan. U 1990 - 2010 – yillar oralig’ida
ushbu sohaga kirib keldi, maxsus labaratoriyalar qurdi, topologik kvant hisoblashga,
kvant dasturlash tili yaratishga e’tibor qaratdi. U 2017- yilda Microsoft Q# dasturlash
tilini yaratdi. 2018-yilda Microsoft Azure Quantum platformasini e’lon qildi, bu esa
online holda, kvant hisoblashga kirish imkonini berdi. 2019 – Microsoft topologik
kvant qubitlarini laboratoriyada yaratishga muvaffaq bo‘ldi. Garchi uning kvant
kompyuteri bo’lmasa ham, Azure Quantum platformasi orqali Microsoft boshqa
kompaniyalarning kvant kompyuterlariga kirish imkoniyatini berdi.
Hozirgi kunda kvant kompyuterlari va protsessorlaridan ma’lum bir sohada aniq
bir ish uchungina foydalanilmoqda.
Quyidagi sohalarda:
1. Kimyo:
Molekulalarni modellashtirishda. Kvant kompyuterlar kimyoviy reaksiyalar va
kvant effektlarini aniq modellashtira oladi.
Dori ishlab chiqarishda. Farmasevtika kompaniyalari yangi dori ishlab chiqarish
va tahlil qilishda kvant kompyuterlaridan foydalanmoqda.
Misol qilib aytadigan bo’lsam, Google Quantum AI – vodorod va azot
molekulalarining kvant modelini yaratgan.
2. Sun’iy Intellekt (AI):
140
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Kvant AI algoritmlaridan foydalanishda. Kvant kompyuterlari neyron
tarmoqlarning ishlashini tezlashtirishda qo’llanmoqda.
Misol uchun, IBM va Google – kvant neyron tarmoqlari ustida tajribalar
o‘tkazmoqda.
3. Kriptografiya va Kiberxavfsizlik
Shor algoritmidan foydalangan holda RSA va ECC kabi hozirgi shifrlash
tizimlarini buzishi mumkin.
Kvant xurujlariga chidamli yangi shifrlash algoritmlari ishlab chiqilmoqda. NSA
va NIST – yangi kvantga chidamli kriptografiya (PQC) algoritmlarini yaratish ustida
bosh qotirmoqda.
Hozirgi kunda Kvant kompyuterlari sohasi rivojlanish jarayonida. Keyingi 10-
20 yillar ichida bundan ham yuqoriroq natijaga erisha oladi.
Quyidagi sohalarda yana ham katta rivojlanishlar bo’ladi.
10-rasm. Kelajakdagi imkoniyatlar
1. Kimyo va farmaseftika:
Murakkab molekulalarni modellashtira oladi. Kvant kompyuterlar yangi dori
vositalari va materiallarni yaratishga yordam beradi.
141
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Kimyoviy reaksiyalarni aniq bashorat qilish mumkin bo’ladi. Klassik
kompyuterlar hisoblay olmaydigan molekulyar kvant ta’sirlarni hisoblay oladi.
Biz Altsgeymer (xotira yo’qolishi), saraton va boshqa kasalliklar uchun yangi
dorilarni tezroq topa olishimiz mumkin.
2. Sun’iy Intellekt (AI):
AI modellarining rivojlanishini tezlashtiradi. Murakkab ma’lumotlar tahlil
qilishga yordam beradi. Kvant AI katta hajmdagi ma’lumotlarni qayta ishlashda
tezroq va sifatliroq bo’ladi.
Biz, kvant AI ni inson tafakkuriga yaqinroq neyron tarmoqlarni yaratishda
foydalana olamiz.
3. Moliya va Bozor:
Bozorlarni aniqroq bashorat qilish. Murakkab fond bozor tahlillari va risklarni
oldindan ko‘rish.
Moliyaviy xatarlar kamroq bo‘ladi, investitsiyalar aniqroq prognoz qilinadi.
11-rasm. Kelajakdagi imkoniyatlar
4. Kvant kriptografiya va kiberxavfsizlik
Shor algoritmi tufayli hozirgi RSA, ECC kabi shifrlash algoritmlari zaiflashadi.
Shuning uchun Post-quantum cryptography yangi kvantga chidamli shifrlash
tizimlarini yaratadi.
142
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Hackerlarga qarshi mutlaq xavfsiz ma’lumot almashinuvi va Davlat hamda
korporativ maxfiy ma’lumotlarni sifatliroq himoya qiladi.
5. Logistika:
Katta hajmdagi transport va yetkazib berish jarayonlarini optimallashtiradi.
Murakkab marshrut va rejalashtirish muammolarini yechishga yordam beradi.
Yo‘l harakatini nazorat qilish tizimlari ideal darajaga yetkaza olish mumkin.
Hamda
Avtomatik transport tizimlari (masalan, dron va o‘zini-o‘zi boshqaradigan
avtomobillar) ancha samarali ishlay boshlaydi.
6. Fizika va kosmik tadqiqotlar
Kvant gravitatsiya va qora tuynuklarni modellashtirishda.
Planetalarga sayohat qilish rejalari yanada aniqroq bo‘ladi. Kuchliroq kvant
fizikasi modellarini yaratish orqali yangi energiya manbalarini topishimiz mumkin.
Xulosa:
Kvant texnalogiyasi hozirda eng tez rivojlanayotgan sohalardan biri hisoblanadi,
ayni paytda siz IBM ning "Qiskit" sayti orqali kvant algoritmlarini yozib, ularni ishga
tushira olasiz hamda qubitlar holatini kuzatishingiz mumkin. Biroq O'zbekiston
uchun mazkur saytga kirishga ruxsat berilmagan. Agar mas'ullar IBM ga rasmiy
so'rov bilan chiqsa va tomonlar o'zaro kelisha olsa, yoshlar uchun kvant
texnologiyalarini o'rganishga imkon tug'ilar edi.
Foydalanilgan adabiyotlar:
1.
https://quantumzeitgeist.com/a-brief-history-of-the-quantum-computer/
https://quantumzeitgeist.com/richard-feynman-and-his-contributions-to-
quantum-computing-and-nanotechnology/
3.
https://www.youtube.com/watch?v=-UlxHPIEVqA
4.
https://www.youtube.com/watch?v=e3fz3dqhN44
5.
https://quantumzeitgeist.com/mit-quantum-noise-limits-clock-precision/
https://quantumzeitgeist.com/has-google-finally-proved-quantum-
https://quantumzeitgeist.com/superconducting-qubits-promising-future-
amid-control-challenges-in-quantum-computing/
https://quantumzeitgeist.com/ibm-quantum-and-cornell-university-
explore-quantum-computings-role-in-simulating-chemical-reactions/
https://quantumzeitgeist.com/google-ai-and-uc-scientists-tackle-
quantum-gate-scaling-with-bizzare-sounding-snake-optimizer/
10.
https://www.bbc.com/news/articles/cpq9zxxn72qo
