वास्तविकता से कितनी दूर है, क्वांटम कंप्यूटिंग

यदि आप तकनीकी क्षेत्र में तनिक भी रुचि या अनुभव रखते हैं, तो आप यह तो अवश्य ही जानते होंगे कि आपके मोबाइल या कंप्यूटर में रैम (RAM) की संख्या तथा प्रोसेसर (Processor) की क्षमता जितनी अधिक होगी, आपका यंत्र अर्थात डिवाइस (Device) भी उतना ही अच्छा प्रदर्शन करेगा। लेकिन प्रौद्योगिकी की दुनियां में क्वांटम कंप्यूटर (Quantum Computer) नामक एक ऐसी तकनीक भी अस्तित्व में आ सकती है, जिसके समक्ष बेहद क्षमतावान यंत्र भी बौने नज़र आएंगे।
क्वांटम कंप्यूटिंग एक प्रकार की संगणना तकनीक (Computing Technology) है, जो गणना करने और समस्याओं को हल करने के लिए क्वांटम भौतिकी के सिद्धांतों (Principles of Quantum Physics) का उपयोग करती है। यह पारंपरिक संगणना से अलग है क्योंकि यह गणना करने के लिए क्यूबिट्स (Qubits) का उपयोग करता है। क्यूबिट एक क्वांटम बिट (Quantum Bit) है, जो क्वांटम कंप्यूटिंग में बाइनरी डिजिट (Binary Digit) या क्लासिकल कंप्यूटिंग (Classical Computing) के बिट का ही प्रतिरूप है। क्वांटम कंप्यूटिंग ने हाल के वर्षों में बहुत अधिक ध्यान और प्रचार प्राप्त किया है, जिसके तहत अल्फाबेट, अमेज़ॅन और माइक्रोसॉफ्ट (Alphabet, Amazon & Microsoft) जैसी बड़ी तकनीकी कंपनियां क्वांटम कंप्यूटिंग के अनुसंधान और विकास में निवेश कर रही हैं और (IonQ) जैसे स्टार्टअप (Startups) उच्च मूल्यांकन प्राप्त कर रहे हैं। हालांकि क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र में पिछले तीन वर्षों में तेजी से वृद्धि देखी गई है और इसमें अभूतपूर्व प्रगति होने की क्षमता भी है। किंतु इसकी क्षमताओं और सीमाओं के संदर्भ में सावधान रहना भी जरूरी है।
हालांकि, वैज्ञानिक क्वांटम कंप्यूटर बनाने में सक्षम हैं, किंतु क्वांटम कंप्यूटर का निर्माण ही अपने आप में एक बड़ी बाधा है। हालांकि क्वांटम कंप्यूटरों के लिए स्थापित अनुप्रयोग मौजूद हैं जिनमें सबसे प्रसिद्ध पीटर शोर (Peter Shor) का 1994 का सैद्धांतिक प्रदर्शन है। पीटर शोर के अनुसार एक क्वांटम कंप्यूटर बड़ी संख्या के प्रमुख कारकों को, सभी शास्त्रीय तरीकों की तुलना में, तेजी से खोजने की कठिन समस्या को हल कर सकता है।
शोर की इस योजना ने हर जगह राष्ट्रीय सरकारों का ध्यान आकर्षित किया, जिससे क्वांटम कंप्यूटिंग अनुसंधान को काफी प्रसिद्धि मिली । वास्तव में एक क्वांटम कंप्यूटर ‘शोर’ और अन्य द्वारा प्रवर्तित एक विचार को लागू करने पर निर्भर करता है जिसे क्वांटम-त्रुटि सुधार (quantum-error correction) कहा जाता है। इस त्रुटि में पर्यावरणीय शोर के कारण क्वांटम जल्दी से गायब हो जाते हैं। 1994 में, वैज्ञानिकों ने सोचा था कि क्वांटम-त्रुटि सुधार करना आसान होगा, लेकिन व्यवहारिक स्तर पर यह बहुत कठिन साबित हुआ है। आज हमारे पास जो भी क्यूबिट्स सिस्टम (Cubits Systems) हैं, वे एक जबरदस्त वैज्ञानिक उपलब्धि हैं, लेकिन इसके बावजूद, वह हमें क्वांटम कंप्यूटर बनाने के करीब भी ले जाने के लिए पर्याप्त नही हैं। यह 1900 के दशक की शुरुआत से वैक्यूम ट्यूबों (Vacuum Tubes) का उपयोग करके आज के सर्वश्रेष्ठ स्मार्टफोन बनाने की कोशिश करने जैसा है। आज के क्वांटम कंप्यूटरों में क्यूबिट्स (क्वांटम कंप्यूटिंग में उपयोग की जाने वाली सूचना की इकाइयाँ) सीमित संख्या में ही उपलब्ध हैं। किंतु बेहद जटिल और महत्वपूर्ण समस्याओं को हल करने के लिए क्वांटम कंप्यूटर को ऐसे लाखों या अरबों क्यूबिट्स की आवश्यकता होगी। क्वांटम कंप्यूटरों के साथ हाल ही के कुछ प्रयोगों ने पारंपरिक कंप्यूटरों की तुलना में कोई बड़ा लाभ नहीं दिखाया है और क्वांटम कंप्यूटिंग के मूलभूत भौतिकी के बारे में कुछ भी नया नहीं बताया है।
क्वांटम कंप्यूटिंग, विशेष रूप से ‘नोइज़ी इंटरमीडिएट-स्केल क्वांटम’ (Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) जैसे स्टार्टअप द्वारा, अनुकूलन (Optimization), आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (Artifical Intelligence) प्रशिक्षण और दवा निर्माण जैसे उद्योगों में क्रांति लाने की क्षमता के रूप में काफी लोकप्रिय हो गए हैं। हालांकि, विशेषज्ञ इन दावों के बारे में संदेह कर रहे हैं क्योंकि उन्हें कोई ठोस तकनीकी आधार नही दिख रहा है, जो यह दर्शा सके कि कैसे एनआईएसक्यू (NISQ) मशीनों द्वारा क्वांटम तकनीकी का प्रयोग करके इन क्षेत्रों में काफी सुधार किया जा सकता हैं। ऐसे सुझाव भी आए हैं कि इन कंप्यूटरों का उपयोग वित्त में किया जा सकता है, लेकिन इसका समर्थन करने के लिए भी कोई सबूत नहीं है।
प्रौद्योगिकी के भविष्य की भविष्यवाणी करना मुश्किल है और यह स्पष्ट नहीं है कि क्वांटम कंप्यूटिंग वर्तमान में तकनीकी विकास की समयरेखा पर कहाँ खड़ी है। इसकी तुलना 1903 में राइट बंधुओं (Wright Brothers) द्वारा फ़्लायर उड़ाने के प्रयास, 1940 के पहले जेट विमानों या 16वीं शताब्दी में लियोनार्डो दा विंची (Leonardo da Vinci) की उड़ने वाली मशीन से की जा सकती है। हाल ही में, तकनीक आधारित चीनी कंपनी बाइडू (Baidu) ने कियान शि (Qian Shi.) नामक अपना पहला क्वांटम कंप्यूटर जारी किया है। इसने लियांग शी (Liang Shi) नाम का एक ऑल-प्लेटफॉर्म इंटीग्रेशन सॉल्यूशन (All-Platform Integration Solution) भी पेश किया है, जो हार्डवेयर, सॉफ्टवेयर और एप्लिकेशन को एकीकृत करता है और एक मोबाइल ऐप, कंप्यूटर और क्लाउड (Cloud) के माध्यम से विभिन्न क्वांटम चिप्स (Quantum Chips) तक पहुंच प्रदान करता है। इस क्वांटम कंप्यूटर, जिसमें 10 हाई-फिडेलिटी क्यूबिट्स (High-Fidelity Qubits) की कंप्यूटिंग शक्ति है, को मोबाइल उपकरणों, कंप्यूटर और क्लाउड के माध्यम से संचालित किया जा सकता है। बाइडू ने 36-क्यूबिट्स चिप का डिजाइन भी पूरा कर लिया है, जो त्रुटियों को कम करने में मदद कर सकता है।
बाइडू का कहना है कि ये नवाचार कभी भी और कहीं भी क्वांटम कंप्यूटिंग का उपयोग करना संभव बनाते हैं और यह क्वांटम कंप्यूटिंग के औद्योगीकरण का मार्ग प्रशस्त करते है। हालांकि, एन्क्रिप्शन से परे क्वांटम कंप्यूटरों के लिए वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग अभी तक सामने नहीं आए हैं, और उन्हें संभवतः हजारों क्यूबिट्स की आवश्यकता होगी, जो अभी तक प्राप्त नहीं हुई है। यह स्पष्ट नहीं है कि निकट भविष्य में क्वांटम कंप्यूटिंग कंपनियों के लिए महत्वपूर्ण लाभ कैसे उत्पन्न कर पाएगी। क्वांटम यांत्रिकी एक जटिल क्षेत्र है, लेकिन यह व्यापारिक दुनिया में सफलता की गारंटी नहीं देता है।

संदर्भ
https://bit.ly/3vsknuP
https://bit.ly/3CbaG84

चित्र संदर्भ
1. क्वांटम कंप्यूटर को संदर्भित करता एक चित्रण (wikimedia)
2. क्वांटम कंप्यूटिंग को दर्शाता एक चित्रण (Explain that Stuff)
3. IBM क्वांटम प्रयोगशाला में IBM के 50-qubit क्वांटम कंप्यूटर को ठंडा रखने के लिए एक IBM क्वांटम क्रायोस्टेट का उपयोग किया गया। को दर्शाता एक चित्रण (flickr)
4. हाई-फिडेलिटी क्यूबिट्स को दर्शाता एक चित्रण (freesvg)