2025 मध्ये व्यावहारिकदृष्ट्या उपयुक्त क्वांटम कॉम्प्यूटर्सच्या वापराला सुरुवात होईल का?

Image Source: Getty

क्वांटम संगणकासमोरील एक प्रमुख अडथळा म्हणजे स्केलेबिलिटी, क्वांटम संगणकातील क्यूबिट्सची संख्या लक्षणीयरीत्या वाढवण्याची क्षमता. त्रुटी सुधारणांच्या प्रकाशात हे विशेषतः कठीण आहे, जी क्वांटम संगणकाच्या उत्पत्तीपासून मोठी समस्या राहिली आहे. या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी अनेक प्रयत्न केले गेले, परंतु त्यापैकी एकही यशस्वी झाला नाही. तथापि, 2024 मध्ये, काही घडामोडींनी खरे आश्वासन दिले आहे. विशेषतः, नेचरमध्ये नुकत्याच प्रकाशित झालेल्या एका पेपरमध्ये, गुगलने असा दावा केला आहे की तो त्याच्या 'विलो' क्वांटम प्रोसेसरचा वापर करून या अडथळ्यावर मात करू शकला आहे, ज्यामुळे नजीकच्या भविष्यात मोठ्या प्रमाणात क्वांटम संगणकांना व्यावहारिक वास्तव बनण्याचा मार्ग मोकळा झाला आहे.

त्रुटी आणि सुधारणा

माहितीचे वाहक म्हणून बिट्सचा वापर करणाऱ्या शास्त्रीय संगणकांप्रमाणे, क्वांटम संगणक त्याच हेतूसाठी क्यूबिट्सचा वापर करतात. हे क्यूबिट हे फोटॉन (प्रकाशाचे कण) इलेक्ट्रॉन इत्यादीसारखे कण आहेत. हे सूक्ष्म कण असल्याने, ते क्वांटम वर्तन प्रदर्शित करतात आणि बाह्य वातावरणासाठी संवेदनाक्षम असतात. तापमानातील चढ-उतार किंवा विद्युत चुंबकीय क्षेत्रामुळे होणारा अगदी थोडासा अडथळा त्यांच्याद्वारे असलेली माहिती क्षय होण्यास कारणीभूत ठरू शकतो, जी क्वांटम डिकोहरन्स किंवा "नॉइज" म्हणून ओळखली जाणारी एक घटना आहे, जी क्वांटम संगणक तयार करण्यात प्राथमिक अडथळा आहे.

क्वांटम प्रोसेसिंग चिपमधील भौतिक क्यूबिट्सची कमाल संख्या 1,000 पेक्षा थोडी जास्त आहे, हे IBM आणि कॅलिफोर्निया स्थित स्टार्टअप एटम कॉम्प्युटिंग या दोघांनीही साध्य केलं आहे.

प्रणालीतून आवाज पूर्णपणे काढून टाकणे अशक्य असले तरी, गणनेसाठी पुरेसा वेळ देण्याच्या मर्यादेपर्यंत तो मर्यादित करणे हा उद्देश आहे. याला क्वांटम एरर करेक्शन म्हणतात. ध्वनीमुळे, क्वांटम संगणकाचा समावेश असलेले भौतिक क्यूबिट्स प्रणालीद्वारे शोषले जातात, ज्यामुळे नंतर कार्यात्मक किंवा "तार्किक" क्यूबिट्सची संख्या मोठ्या प्रमाणात कमी होते-जे गणना करण्यास सक्षम आहेत. तर, उदाहरणार्थ, क्वांटम प्रोसेसिंग चिपमधील भौतिक क्यूबिट्सची कमाल संख्या 1,000 पेक्षा थोडी जास्त आहे, ही कामगिरी IBM आणि कॅलिफोर्निया स्थित स्टार्टअप एटम कॉम्प्युटिंग या दोघांनीही साध्य केलं आहे. तथापि, त्रुटी सुधारणांच्या अभावामुळे त्यांची व्यावहारिक उपयुक्तता मर्यादित आहे. अलीकडच्या काळापर्यंत, क्वांटम त्रुटी सुधारणा साध्य करणे अत्यंत कठीण होते. तथापि, त्याशिवाय, मोठ्या प्रमाणात क्वांटम संगणक तयार करणे अशक्य आहे, म्हणूनच उद्योगात प्रणालीतील भौतिक क्यूबिट्सची संख्या वाढवण्याऐवजी त्रुटी सुधारणा आणि स्केलेबिलिटीकडे वळले आहे.

द विलो चिप आणि गुगलचे दावे

गुगलने आपल्या 54-क्यूबिट सायकोमोर प्रोसेसरच्या घोषणेसह 2019 पर्यंत "क्वांटम वर्चस्व" साध्य करण्याचा दावा केला होता, परंतु त्यानंतर त्याने फारशी प्रगती केली नाही. 9 डिसेंबर 2024 रोजी, त्याने आपल्या 105-क्यूबिट विलो क्वांटम प्रोसेसरची घोषणा केली आणि दावा केला की तो पाच मिनिटांच्या आत मानक बेंचमार्क गणना करू शकतो, जे कार्य जगातील दुसऱ्या क्रमांकाचा सर्वात वेगवान सुपरकंप्यूटर, फ्रंटियरला सुमारे 10 सेप्टिलियन (1025) वर्षे लागतील. जरी ही एक मोठी कामगिरी वाटू शकते, तरी वस्तुस्थिती अशी आहे की हे रडार क्रॉस सेक्शन (RCS) नावाच्या बेंचमार्क गणनेसाठी खरे आहे आणि त्याची अक्षरशः कोणतीही व्यावहारिक उपयुक्तता नाही.

गुगलच्या क्वांटम-AI च्या टीमने विलोसह हे दाखवून दिले की क्यूबिट्सचा आकार जसजसा वाढत गेला, तसतसे ते तयार करणाऱ्या भौतिक क्यूबिट्सच्या तुलनेत त्याने केवळ निम्म्या चुका केल्या.

तथापि, त्याहून अधिक मनोरंजक गोष्ट म्हणजे, विलोच्या त्रुटी सुधारणेचे प्रमाण जसजसे वाढत गेले तसतसे त्यात झपाट्याने वाढ होते. गुगलच्या क्वांटम-AI च्या टीमने विलोसह हे दाखवून दिले की क्यूबिट्सचा आकार जसजसा वाढत गेला, तसतसे ते तयार करणाऱ्या भौतिक क्यूबिट्सच्या तुलनेत त्याने केवळ निम्म्या चुका केल्या. जर ही वाढ शाश्वत असेल, तर यामुळे अधिक मोठ्या प्रमाणावरील क्वांटम संगणकांचा मार्ग मोकळा होईल, जे क्यूबिट्सची संख्या वाढत असताना गणनेत अधिक चांगले होतील, ही एक अभूतपूर्व कामगिरी आहे.

मापनीयता साध्य करण्यासाठीचे इतर प्रमुख प्रयत्न

नोव्हेंबर 2024 मध्ये, मायक्रोसॉफ्ट आणि ॲटम कॉम्प्युटिंग न्युट्रल अणूंचा वापर करून 24 लॉजिकल क्यूबिट्स वापरून गणना प्रदर्शित करू शकले, जी आजपर्यंतची सर्वाधिक संख्या आहे. या दृष्टीकोनातून सांगायचे तर, मायक्रोसॉफ्टच्या लॉजिकल क्यूबिट रोडमॅपनुसार, 100 लॉजिकल क्यूबिटपर्यंत पोहोचणे हे शास्त्रीय समस्यांचे निराकरण करून वैज्ञानिक फायदा प्रदान करेल, जे शास्त्रीय संगणक करू शकत नाहीत. त्यानंतर, 1000 लॉजिकल क्यूबिट्सपर्यंत पोहोचणे नवीन भौतिक संयुगांचा शोध सक्षम करून औद्योगिक फायदा प्रदान करेल.

आपल्या कोंडोर प्रोसेसरच्या प्रकाशनाबरोबरच, IBM ने त्रुटी सुधारणा आणि मापनीयतेकडे अधिक वळण्याच्या आपल्या निर्णयाची देखील घोषणा केली होती. नोव्हेंबर 2024 मध्ये, प्रत्येक प्रोसेसरच्या क्षमतेच्या पलीकडे सर्किट कार्यान्वित करण्यासाठी एकत्रितपणे काम करणाऱ्या दोन क्वांटम प्रोसेसिंग युनिट्सचे (QPU) जगातील पहिले प्रात्यक्षिक प्रदान केले. हा IBM च्या "मॉड्यूलर क्वांटम संगणनाच्या" व्यापक ध्येयाचा एक भाग आहे, ज्यामध्ये अनेक QPU एकत्रितपणे काम करतील आणि स्केलेबल क्वांटम संगणक प्रदान करतील.

कार्यक्षम क्वांटम त्रुटी दुरुस्तीचा अभाव हा यामागील मुख्य दोषी आहे कारण क्वांटम संगणकांची उपयुक्तता प्रामुख्याने स्केलेबिलिटीच्या अभावामुळे मर्यादित आहे.

क्वांटम संगणकांच्या भविष्यासाठी याचा अर्थ काय

क्वांटम संगणनासाठी, विशेषतः गुंतवणुकीच्या दृष्टिकोनातून, आतापर्यंतचा सर्वात मोठा अडथळा म्हणजे त्याची व्यावहारिक उपयुक्तता आणि अनुप्रयोगांचा अभाव. कोणत्याही मूर्त परिणामांची अनुपस्थिती गुंतवणूकदारांना निराश करते कारण त्यांच्याकडे त्यांच्या गुंतवणुकीवर परताव्याची कोणतीही हमी नसते. कार्यक्षम क्वांटम त्रुटी दुरुस्तीचा अभाव हा यामागील मुख्य दोषी आहे कारण क्वांटम संगणकांची उपयुक्तता प्रामुख्याने स्केलेबिलिटीच्या अभावामुळे मर्यादित आहे.

क्वांटम संगणनासाठी, 2024 मध्ये वर्धित त्रुटी सुधारणा आणि स्केलेबल क्वांटम संगणकांकडे तीव्र बदल दिसून आला. यामुळे या क्षेत्रातील खाजगी गुंतवणुकीला चालना मिळू शकेल, जी आतापर्यंत मुख्यत्वे सरकारी गुंतवणूकीद्वारे चालवली गेली आहे, विशेषतः भारतासारख्या जागतिक दक्षिण देशांमध्ये, ज्यांच्याकडे IBM आणि मायक्रोसॉफ्ट सारख्या मोठ्या तंत्रज्ञान कंपन्या नाहीत. क्वांटम संगणनाचे लँडस्केप सातत्याने बदलत आहे आणि 2025 हे तंत्रज्ञान ज्या दिशेने प्रयत्न करीत आहे ते यशस्वी वर्ष ठरू शकते. भारताच्या राष्ट्रीय क्वांटम अभियानांतर्गत नुकत्याच करण्यात आलेली चार विषयाधारित केंद्रांची घोषणा हा देशासाठी क्वांटम तंत्रज्ञानाचा पाया रचण्यासाठी एक उत्कृष्ट प्रारंभ बिंदू आहे. क्वांटम संगणकांची व्यावहारिक उपयुक्तता खाजगी कंपन्या आणि स्टार्टअप्सकडून अत्यंत आवश्यक गुंतवणूक आणेल, जी या क्षेत्रातील नवोन्मेषाला चालना देण्यासाठी अत्यंत आवश्यक आहे.

प्रतीक त्रिपाठी हे ऑब्झर्व्हर रिसर्च फाऊंडेशनमध्ये संशोधन सहाय्यक आहेत.

• Cyber and Technology
• India
• Atom Computing
• Cyber and Technology
• error correction
• Google Willow processor
• IBM
• India
• logical qubits
• Microsoft
• modular quantum computing
• national quantum mission
• noise
• private investment
• quantum computing
• quantum decoherence
• qubits
• scalability

The views expressed above belong to the author(s). ORF research and analyses now available on Telegram! Click here to access our curated content — blogs, longforms and interviews.

PREV NEXT