क्वांटम वर्चस्व एक मील का पत्थर है जिसकी लंबे समय से गणना की जा रही है, और अब Google ने घोषणा की है कि वह इस तक पहुंच गया है। अवधारणा के पीछे विज्ञान पर एक नज़र, और वास्तव में क्या हासिल किया गया था और कितना रहता है।

तो, क्वांटम वर्चस्व क्या है?

यह कैलिफोर्निया के प्रौद्योगिकी संस्थान में सैद्धांतिक भौतिकी के प्रोफेसर जॉन प्रेस्किल द्वारा 2012 में प्रस्तावित एक शब्द है। यह उस बिंदु का वर्णन करता है जहां क्वांटम कंप्यूटर ऐसी चीजें कर सकते हैं जो शास्त्रीय कंप्यूटर नहीं कर सकते हैं। Google के मामले में, कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं, सांता बारबरा ने एक ऐसा प्रोसेसर विकसित करने का दावा किया है, जिसे एक गणना करने में 200 सेकंड लगते हैं, जिसने 10,000 साल का एक क्लासिक कंप्यूटर लिया होगा।

लेकिन क्वांटम कंप्यूटर क्या है?

हमारे पारंपरिक कंप्यूटर शास्त्रीय भौतिकी के नियमों के आधार पर काम करते हैं, विशेष रूप से बिजली के प्रवाह का उपयोग करके। दूसरी ओर, एक क्वांटम कंप्यूटर, उन कानूनों का दोहन करना चाहता है जो परमाणुओं और उप-परमाणु कणों के व्यवहार को नियंत्रित करते हैं। उस छोटे पैमाने पर, शास्त्रीय भौतिकी के कई कानून लागू होते हैं, और क्वांटम भौतिकी के अनूठे कानून लागू होते हैं।

ऐसा कंप्यूटर विकसित करना लगभग चार दशकों से वैज्ञानिकों का लक्ष्य रहा है। 1981 में, भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन ने लिखा: “भौतिक विज्ञान के एक कंप्यूटर सिमुलेशन को खोजने की कोशिश करना मुझे एक उत्कृष्ट कार्यक्रम लगता है … प्रकृति शास्त्रीय नहीं है … और यदि आप प्रकृति का अनुकरण करना चाहते हैं, तो आप बेहतर है कि इसे क्वांटम मेकैनिकल बना दें, और यह बहुत ही अच्छी समस्या है, क्योंकि यह इतना आसान नहीं है। ”

ऐसे अनुकरण से क्या फर्क पड़ेगा?

यह प्रसंस्करण गति के बारे में है। आइए हम देखें कि एक शास्त्रीय कंप्यूटर जानकारी को कैसे संसाधित करता है। जानकारी के बिट्स को 0 या 1 के रूप में संग्रहीत किया जाता है। ऐसे अंकों (बिटस्ट्रिंग्स) के प्रत्येक तार एक अद्वितीय चरित्र या निर्देश का प्रतिनिधित्व करते हैं; उदाहरण के लिए, 01100001 छोटे “a” का प्रतिनिधित्व करता है।

क्वांटम कंप्यूटर में, जानकारी क्वांटम बिट्स, या क्विबिट्स में संग्रहीत होती है। और एक ही समय में एक qubit 0 और 1 दोनों हो सकता है। क्वांटम भौतिकी में ऐसी अवधारणाएँ शामिल हैं जो भौतिकविदों को भी अजीब बताती हैं। शास्त्रीय भौतिकी के विपरीत, जिसमें एक वस्तु एक समय में एक स्थान पर मौजूद हो सकती है, क्वांटम भौतिकी किसी वस्तु की संभावनाओं को विभिन्न बिंदुओं पर देखती है।

कई राज्यों में अस्तित्व को सुपरपोजिशन कहा जाता है, और इन राज्यों के बीच संबंधों को उलझाव कहा जाता है।

उतनी ही अधिक मात्रा, जितनी अधिक मात्रा में, उनमें संग्रहीत सूचना की मात्रा उतनी ही अधिक होती है। बिट की समान संख्या में संग्रहीत जानकारी की तुलना में, क्विबिट्स में जानकारी तेजी से बढ़ जाती है। यही एक क्वांटम कंप्यूटर को इतना शक्तिशाली बनाता है। और फिर भी, जैसा कि 2012 में कैलटेक के प्रिसकिल ने लिखा था, क्वांटम सिस्टम को सही ढंग से नियंत्रित करने की कठिनाई के कारण विश्वसनीय क्वांटम हार्डवेयर का निर्माण करना चुनौतीपूर्ण है।

क्या यही गूगल ने हासिल किया है?

शोधकर्ताओं ने दिखाया कि एक क्वांटम कंप्यूटर क्या सक्षम है। उन्होंने सिक्वोर, गूगल के क्वांटम कंप्यूटर के साथ 54 खानों की वास्तुकला का निर्माण किया। जबकि इनमें से एक ने भी प्रदर्शन नहीं किया था, अन्य 53 चौकियां सुपरपोजिशन अवस्था में उलझ गईं थीं। टीम ने लगभग 1,000 ऑपरेशनों का एक यादृच्छिक क्रम बनाया। हर बार जब वे इस यादृच्छिक एल्गोरिथ्म को चलाते थे, तो क्वांटम कंप्यूटर एक बिटस्ट्रिंग उत्पन्न करता था।

अब, कुछ बिटस्ट्रिंग्स दूसरों की तुलना में होने की अधिक संभावना है, और यह पहचानना संभव है कि कौन से अधिक होने की संभावना है। हालांकि, अधिक जटिल यादृच्छिक क्वांटम सर्किट, एक शास्त्रीय कंप्यूटर के लिए संभावित बिटस्ट्रिंग्स की पहचान करने के लिए कठिन – और कठिनाई तेजी से बढ़ी। Google द्वारा एक ईमेल में कहा गया है कि जब सुपरमैक रैंडम एल्गोरिथ्म की गणना करने के लिए क्वांटम प्रोसेसर को 200 सेकंड लगते हैं, तो यह प्रदर्शित करते हुए कि वर्चस्व प्राप्त हो गया था।

तो, यह क्या अच्छा है?

कोई नहीं, जहाँ तक व्यावहारिक अनुप्रयोगों का सवाल है। इस मील के पत्थर के लिए यह कार्य महत्वपूर्ण नहीं है; यह इस तथ्य के बारे में बहुत अधिक है कि मील का पत्थर पहले स्थान पर हुआ था, Google से ईमेल ने कहा। इसने राइट भाइयों को एक सादृश्य के रूप में उद्धृत किया: “उनके लिए यह प्रदर्शित करना संभव है कि विमानन संभव है, यह बहुत मायने नहीं रखता था कि विमान कहाँ गया था, जहाँ यह उतरा और उतरा, लेकिन यह बिल्कुल उड़ान भरने में सक्षम था।”

क्या हर कोई आश्वस्त है?

आईबीएम ने Google के दावे पर विवाद किया है कि इसकी क्वांटम गणना पारंपरिक कंप्यूटर द्वारा नहीं की जा सकती है। एक ब्लॉग पोस्ट में, आईबीएम ने दावा किया है कि Google शोधकर्ताओं द्वारा वर्णित अभिकलन को मौजूदा कंप्यूटर द्वारा दो-ढाई दिनों से कम समय में प्राप्त किया जा सकता है, 10,000 वर्षों में नहीं।

संयोग से, आईबीएम ने गुरुवार को क्वांटम कम्प्यूटेशन सफलता का दावा किया। आईबीएम ने अपनी वेबसाइट पर कहा कि इसके शोधकर्ताओं ने अलग-अलग परमाणुओं के क्वांटम व्यवहार को नियंत्रित करने में एक सफलता हासिल की, क्वांटम गणना के लिए एक नए बिल्डिंग ब्लॉक का प्रदर्शन किया। पेपर साइंस जर्नल में प्रकाशित हुआ है। Google का शोध प्रकृति में दिखाई देता है।

आगे क्या?

वैज्ञानिक अपने काम में सुधार करना चाह रहे हैं, जिसमें त्रुटियों का पता लगाना और उन्हें ठीक करना शामिल है। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सांता बारबरा ने कहा कि अनुसंधान ने पहले ही यादृच्छिक संख्या पैदा करने के लिए एक बहुत ही वास्तविक उपकरण प्राप्त कर लिया है। रैंडम नंबर विभिन्न क्षेत्रों में उपयोगी हो सकते हैं – जिसमें डिक्रिप्शन के लिए एन्क्रिप्टेड कुंजियों की रक्षा करना शामिल है, जो कि सरकारों के लिए एक संभावित मुद्दा हो सकता है।

क्वांटम कंप्यूटर विज्ञान अनुसंधान और प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में एक दिन में बड़ी प्रगति कर सकते हैं। उन क्षेत्रों में जो कृत्रिम बुद्धिमत्ता हैं, और नए औषधि उपचार हैं। हालाँकि, यह सब एक लंबा रास्ता है।

Source: The Indian Express

Relevant for GS Prelims & Mains Paper III; Science & Technology