गूगल ने हाल ही में अपनी क्वांटम कंप्यूटिंग क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण सफलता की घोषणा की, जिसने वैश्विक तकनीकी समुदाय का ध्यान आकर्षित किया। उनके नवीनतम विकसित क्वांटम एआई चिप ने केवल 5 मिनट में एक ऐसा समीकरण हल किया, जिसे एक सामान्य कंप्यूटर को लगातार एक लाख ट्रिलियन वर्षों (एक ज़ेटा वर्ष) तक काम करना पड़ता। इस आश्चर्यजनक गति के अंतर ने किसी को भी चकित कर दिया है।
क्वांटम कंप्यूटिंग की बाधाएं और सफलताएं
क्वांटम कंप्यूटिंग सुनने में अत्याधुनिक और आकर्षक लगता है, लेकिन लंबे समय से इसे अस्थिरता की समस्याओं का सामना करना पड़ रहा है। सूक्ष्म कण सामान्य वस्तुओं के नियमों का पालन नहीं करते हैं, यहां तक कि सबसे उन्नत चिप भी कमजोर स्थिति के कारण हल्की सी विघटन के कारण विफल हो सकती है। शोधकर्ता दशकों से इस अस्थिरता के गुण का उपयोग करके गणना करने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन लगातार त्रुटियों के तेजी से संचय के कारण वे सफल नहीं हो पा रहे हैं।
चित्र स्रोत टिप्पणी: चित्र एआई द्वारा उत्पन्न, चित्र अधिकार सेवा प्रदाता Midjourney
क्वांटम त्रुटि सुधार तकनीक एक संभावित समाधान प्रदान करती है, लेकिन इसकी अपनी जटिलताएं भी हैं। इसे कई क्वांटम बिट्स (क्वांटम डेटा की मूल इकाई) के बीच सूचना फैलाने की आवश्यकता होती है, जो सिद्धांत में सरल है, लेकिन व्याव实践 में एक जटिल चुनौती बन जाती है। यदि शामिल क्वांटम बिट्स की संख्या बहुत अधिक है, तो किसी महत्वपूर्ण सीमा के नीचे त्रुटि दर बनाए रखना मुश्किल हो जाता है।
हाल ही में, किसी ने यह साबित नहीं किया था कि विस्तार के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए कोड के लिए त्रुटि दर महत्वपूर्ण बिंदु से नीचे लाया जा सकता है। गूगल की नई क्वांटम चिप आर्किटेक्चर ने इस स्थिति को बदल दिया है।
“विलो” चिप की अद्भुत प्रदर्शन
गूगल क्वांटम एआई लैब के संस्थापक, क्वांटम वैज्ञानिक हार्टमुट नेवन (Hartmut Neven) ने “विलो” (Willow) चिप के प्रदर्शन को “चकित करने वाला” बताया। उन्होंने कहा कि इसकी उच्च गति गणना के परिणाम “क्वांटम कंप्यूटिंग कई समानांतर ब्रह्मांडों में होने के दृष्टिकोण की पुष्टि करते हैं”। नेवन ने ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी डेविड डॉयच (David Deutsch) का भी उल्लेख किया, जिनके सिद्धांत का कहना है कि सफलतापूर्वक क्वांटम कंप्यूटर विकसित करना क्वांटम यांत्रिकी के “बहु-वर्ल्ड स्पष्टीकरण” और बहु-ब्रह्मांड के अस्तित्व का समर्थन कर सकता है।
डॉयच 1970 के दशक से क्वांटम कंप्यूटिंग के अग्रणी रहे हैं, और उन्होंने क्वांटम कंप्यूटिंग का अध्ययन करने का उद्देश्य अपने बहु-ब्रह्मांड सिद्धांत को सत्यापित करना है।
समानांतर ब्रह्मांड का सिद्धांत
समानांतर ब्रह्मांड, जिसे वैकल्पिक ब्रह्मांड या कई ब्रह्मांड भी कहा जाता है, उन अन्य वास्तविकताओं को संदर्भित करता है जो हमारे अपने ब्रह्मांड के साथ सह-अस्तित्व में हो सकती हैं। कल्पना करें कि हमारा ब्रह्मांड विशाल ब्रह्मांडीय बुलबुले में एक बुलबुला है, प्रत्येक बुलबुला एक अलग ब्रह्मांड है, जिसमें अपने अनूठे भौतिक कानून, इतिहास, और यहां तक कि हमारे अपने विभिन्न संस्करण भी हैं।
वैज्ञानिक इस अवधारणा का अन्वेषण बहु-ब्रह्मांड जैसे सिद्धांतों के माध्यम से करते हैं, जो यह सुझाव देते हैं कि अनगिनत अन्य ब्रह्मांड हो सकते हैं, प्रत्येक ब्रह्मांड के पास अपनी संभावनाओं का एक सेट है। जबकि हम समानांतर ब्रह्मांड का ठोस प्रमाण नहीं पाए हैं, यह विचार वास्तविकता की प्रकृति और हमारे वर्तमान देखे जाने वाले और समझे जाने वाले से परे की चीजों पर दिलचस्प चर्चाओं को जन्म देता है।
विवाद और प्रशंसा दोनों
हालांकि, खगोल भौतिकी से जुड़े लेखक ईथन सिगेल (Ethan Siegel) गूगल के दृष्टिकोण से असहमत हैं। उन्होंने गूगल पर “असंबंधित अवधारणाओं को भ्रमित करने” का आरोप लगाया, जबकि नेवन को भी यह पता होना चाहिए।
सिगेल ने स्पष्ट किया कि नेवन ने क्वांटम यांत्रिकी में होने वाली गणितीय स्पेस को समानांतर ब्रह्मांडों और बहु-ब्रह्मांडों की अवधारणाओं के साथ भ्रमित किया। सिगेल के अनुसार, भले ही क्वांटम कंप्यूटर सफल हों, वे समानांतर ब्रह्मांडों के अस्तित्व को साबित नहीं कर सकते।
विभिन्नता के बावजूद, सिगेल ने गूगल की “विलो” चिप पर प्राप्त उपलब्धियों की प्रशंसा की, इसे “क्वांटम कंप्यूटिंग क्षेत्र में वास्तव में उत्कृष्ट प्रगति” कहा। उन्होंने कहा कि यह सफलता पृथ्वी पर कुछ प्रमुख समस्याओं को हल करने में मदद कर सकती है, जैसे नई दवाओं की खोज, इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए बेहतर बैटरी डिजाइन करना, और संलयन और नवीकरणीय ऊर्जा को आगे बढ़ाना।
नेवन ने भी इसी तरह की आशावादिता व्यक्त की, उन्होंने कहा: “इनमें से कई भविष्य के गेम-चेंजिंग अनुप्रयोग पारंपरिक कंप्यूटर पर संभव नहीं हैं; वे क्वांटम कंप्यूटिंग के माध्यम से अनलॉक होने की प्रतीक्षा कर रहे हैं।”
“विलो” चिप की तकनीकी सफलता
“विलो” चिप गूगल के क्वांटम एआई टीम द्वारा डिज़ाइन किया गया नवीनतम सुपरकंडक्टिंग प्रोसेसर है। पुराने उपकरणों की तुलना में, जिन्हें त्रुटियों को नियंत्रित करना मुश्किल है, “विलो” ने प्रदर्शन को एक नए क्षेत्र में बढ़ाया है, जो क्वांटम त्रुटि सुधार को वास्तव में अपने वादे को पूरा करने के लिए समर्थन करता है।
यह प्रणाली एक विशेष विधि को पूरा करती है जिसे “सतह कोड” कहा जाता है। पिछले प्रयासों ने अधिक क्वांटम बिट्स जोड़ने पर बाधाओं का सामना किया, लेकिन “विलो” ने इस बाधा को पार किया।
कोड दूरी और क्वांटम त्रुटि सुधार
क्वांटम त्रुटि सुधार ढांचे में अक्सर एक चीज का उल्लेख किया जाता है जिसे “कोड दूरी” कहा जाता है। सरल शब्दों में, यह उस संख्या को दर्शाता है जो क्वांटम डेटा ब्लॉकों की सुरक्षा के लिए क्वांटम बिट्स की होती है। यदि कुछ शर्तें पूरी होती हैं, तो बड़ी दूरी (जैसे 3 के कोड दूरी से 5 और फिर 7 तक बढ़ना) समग्र विफलता की संभावना को कम करना चाहिए।
नई डिवाइस पर, हर स्तर की दूरी बढ़ने पर, तार्किक त्रुटि दर आधी हो जाती है। यह सुधार लंबे समय से क्वांटम कंप्यूटिंग शोधकर्ताओं का मुख्य लक्ष्य रहा है।
प्रकाशित शोध परिणामों के अनुसार, गूगल क्वांटम एआई लैब के संस्थापक, क्वांटम वैज्ञानिक हार्टमुट नेवन ने कहा, “‘विलो’ ने पांच मिनट में एक मानक बेंचमार्क गणना पूरी की, जबकि आज के सबसे तेज सुपरकंप्यूटरों में से एक को इसे पूरा करने के लिए 10 ज़ेटा वर्ष लगेंगे।”
स्थायी प्रदर्शन और वास्तविक समय त्रुटि सुधार
केवल कुछ चक्रों के संचालन परीक्षण प्रणाली की स्थिरता की सभी स्थितियों का खुलासा नहीं कर सकते हैं। गूगल की नई क्वांटम चिप इस समस्या को एक मिलियन चक्रों तक प्रदर्शन को बढ़ाकर हल करती है। यह उपकरण उस समय पैमाने पर अपने थ्रेशोल्ड के नीचे प्रदर्शन बनाए रखता है, जो अन्य सिस्टम को परेशान कर सकता है। इतने लंबे समय तक वास्तविक समय में डिकोडिंग की सटीकता बनाए रखना आसान नहीं है।
“विलो” के पीछे की टीम ने अपने संचालन को इस तरह से व्यवस्थित किया कि सुधार तात्कालिक रूप से लागू किया जा सके। यह दृष्टिकोण सुनिश्चित करता है कि चिप पटरी से नहीं उतरेगी।
गूगल के सीईओ सुंदर पिचाई (Sundar Pichai) ने कहा: “हम मानते हैं कि ‘विलो’ हमारे लिए एक उपयोगी क्वांटम कंप्यूटर बनाने के सफर में एक महत्वपूर्ण कदम है।”
पारंपरिक बाधाओं को पार करना
पारंपरिक सुपरकंप्यूटर जटिल कार्यों को संसाधित करने के लिए अच्छी तरह से समझे जाने वाले तरीके से काम करने वाले अरबों सूक्ष्म स्विच का उपयोग करते हैं। इसके विपरीत, क्वांटम कंप्यूटर उन घटनाओं का उपयोग करते हैं जिन्हें क्लासिकल शॉर्टकट में सरल नहीं किया जा सकता। अब तक, समस्या हमेशा यह रही है कि कैसे सूक्ष्म क्वांटम अवस्थाओं को पर्याप्त समय तक बनाए रखा जाए ताकि महत्वपूर्ण गणना पूरी हो सके।
“विलो” के माध्यम से, टीम ने दिखाया कि क्वांटम बिट्स इस तरह से सहयोग कर सकते हैं कि त्रुटियाँ नियंत्रण से बाहर नहीं होंगी। प्रदर्शन ने दिखाया कि क्वांटम चिप पारंपरिक प्रणालियों की गणना की सीमाओं को पार कर सकती है।
क्वांटम कंप्यूटिंग का भविष्य
गूगल का लक्ष्य उन हार्डवेयर का उपयोग करना है जो इन कठोर विश्वसनीयता परीक्षणों के माध्यम से यह साबित कर सके कि क्वांटम कंप्यूटिंग हमेशा खिलौनों के प्रश्नों के चरण में नहीं रहेगा।
त्रुटि सुधार की क्षमता को खोए बिना कोड दूरी बढ़ाना यह दर्शाता है कि एक दिन बहुत सारे क्वांटम बिट्स वास्तविक कार्यों से संबंधित एल्गोरिदम को शक्ति प्रदान कर सकते हैं, जैसे जटिल अनुकरण को तेज करना, दवा खोज प्रक्रिया में सुधार करना, और ऊर्जा भंडारण के लिए नए सामग्रियों का अन्वेषण करना।
“विलो” द्वारा लंबे समय तक थ्रेशोल्ड से नीचे त्रुटि दर तक पहुंचने की सफलता उन उद्योगों के प्रयासों को प्रोत्साहित कर सकती है जो लंबे समय से क्वांटम हार्डवेयर को विश्वसनीय उपकरणों के रूप में विकसित होने की प्रतीक्षा कर रहे हैं।
जब त्रुटि सुधार सामान्य प्रक्रिया बन जाती है, तो क्वांटम त्रुटि सुधार का उद्देश्य कभी भी त्रुटियों को पूरी तरह से समाप्त करना नहीं होता, बल्कि त्रुटियों को इतनी दुर्लभ बनाना होता है कि मशीन गणना को समाप्त होने तक चला सके।
यदि भविष्य की डिज़ाइन “विलो” की स्थिरता और विस्तार गुणों पर आधारित हो, तो शायद एक दिन यह त्रुटि सुधार बैकग्राउंड में होगा, जिसे उपयोगकर्ता नहीं देखेंगे। इस प्रकार की त्रुटि सहिष्णुता स्तर तक पहुंचने से क्वांटम कंप्यूटर ऐसे कार्यभार को संभाल सकते हैं जो पारंपरिक हार्डवेयर की सीमाओं से बहुत आगे हैं। यह इन अविश्वसनीय मशीनों के विस्तार के लिए व्यावहारिक मार्ग को उजागर करता है।
वैश्विक सहयोग से क्वांटम त्रुटि सुधार को बढ़ावा
गूगल क्वांटम एआई और अन्य वैश्विक समूहों के प्रयास अकेले नहीं हैं। क्वांटम त्रुटि सुधार के क्षेत्र ने कई शोधकर्ताओं का ध्यान आकर्षित किया है, जो व्यावहारिक उपकरणों के लिए रास्ते की खोज में लगे हुए हैं।
पिछले दस वर्षों में, शोध ने कुछ क्रिस्टल डिज़ाइन और सावधानीपूर्वक व्यवस्थित तर्क क्वांटम बिट्स के महत्व को स्पष्ट किया है। “विलो” अब यह दर्शाता है कि सही चिप आर्किटेक्चर और त्रुटि सुधार योजना के माध्यम से सीमा को पार किया जा सकता है।
यह पूरे क्षेत्र को मशीनों के निर्माण के लिए और निकट लाता है जो उपयोगी समस्याओं को हल कर सकती हैं। जबकि यात्रा अभी समाप्त नहीं हुई है, एक महत्वपूर्ण पहेली अब जगह पर है।
