हेरॉन और कोंडोर के साथ उड़ान: क्वांटम कंप्यूटर्स में नवीनतम प्रगति

IBM ने अभी घोषणा की है कि वह व्यावसायिक और व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटर को वास्तविकता बनाने के अपने मिशन में नवीनतम突破 हासिल कर रहा है – एक 1,000+ क्यूबिट प्रोसेसर जिसका नाम ‘Condor’ रखा गया है और एक त्रुटि‑सुधार‑केंद्रित प्रोसेसर जिसका नाम ‘Heron’ रखा गया है।

क्वांटम कंप्यूटर मशीन‑आधारित गणना के एक नए दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करते हैं। क्यूबिट्स के उपयोग से जो सुपरपोज़िशन और एंटैंगलमेंट सक्षम करते हैं, क्वांटम कंप्यूटर पारंपरिक कंप्यूटरों में उपयोग होने वाले क्लासिकल बिट्स की तुलना में तेज़ और अधिक जटिल गणनाएँ करने की क्षमता रखते हैं। पारंपरिक कंप्यूटिंग में, बिट्स केवल 0 या 1 का प्रतिनिधित्व करते हैं, जबकि क्वांटम कंप्यूटिंग में क्यूबिट्स दोनों स्थितियों को एक साथ दर्शा सकते हैं। महत्वपूर्ण बात यह है कि यह क्वांटम कंप्यूटिंग को क्लासिकल कंप्यूटिंग का विकल्प नहीं, बल्कि पूरक बनाता है; यह अणु सिमुलेशन और सिस्टम अनुकूलन जैसे कार्यों में उत्कृष्ट है, जबकि क्लासिकल कंप्यूटिंग दैनिक कार्यों के लिए अधिक उपयुक्त है।

क्वांटम कंप्यूटिंग को जिन कार्यों में उत्कृष्ट होना चाहिए, उन कार्यों के कारण ही यह तकनीक इतनी प्रशंसित है। एक कंप्यूटर जो जटिल गणनाएँ पारंपरिक समकक्षों की तुलना में कई क्रम magnitude तेज़ी से कर सकता है, विकसित करने लायक है, क्योंकि इसके उपयोग मामलों में दुनिया और हमारी समझ को बदलने की संभावना है।

IBM के हेरॉन और कोंडोर

अपनी घोषणा के साथ, IBM ने क्वांटम कंप्यूटिंग में दो उन्नत क्वांटम प्रोसेसर—हेरॉन और कोंडोर—लॉन्च करके महत्वपूर्ण प्रगति की है।

हेरॉन प्रोसेसर, जो ibm_torino क्वांटम सिस्टम में प्रदर्शित है, अपने 133 फिक्स्ड‑फ़्रीक्वेंसी क्यूबिट्स और ट्यूनेबल कपलर्स के साथ एक बड़ी छलांग का प्रतिनिधित्व करता है, जो अपने पूर्व 127‑क्यूबिट ईगल प्रोसेसर की तुलना में 3‑5 गुना बेहतर प्रदर्शन प्रदान करता है। यह उन्नति लगभग ‘क्रॉस‑टॉक’ (क्यूबिट्स के बीच अनचाहा इंटरैक्शन या हस्तक्षेप) को समाप्त कर देती है और भविष्य के हार्डवेयर विकास के लिए आधार तैयार करती है। उल्लेखनीय रूप से, IBM पहले से ही इन चिप्स को अपने ‘मॉड्यूलर‑आर्किटेक्चर’ क्वांटम सिस्टम टु कंप्यूटिंग प्लेटफ़ॉर्म में उपयोग कर रहा है।

दूसरी ओर, कोंडोर प्रोसेसर, एक 1,121 सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट क्वांटम प्रोसेसर, समान रूप से उल्लेखनीय नवाचार है। यह क्यूबिट घनत्व को 50% बढ़ाता है, क्यूबिट निर्माण में प्रगति को सम्मिलित करता है, और एक ही डाइल्यूशन रेफ्रिजरेटर में एक मील से अधिक उच्च‑घनत्व क्रायोजेनिक वायरिंग को एकीकृत करता है (एक उपकरण जो अत्यंत कम तापमान, आमतौर पर शून्य के निकट, प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है)। कोंडोर का प्रदर्शन कंपनी के पहले के 433‑क्यूबिट ओस्प्रे प्रोसेसर के तुल्य है, जो क्वांटम कंप्यूटिंग में स्केलिंग और भविष्य के हार्डवेयर डिज़ाइन को सूचित करने में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर दर्शाता है।

IBM द्वारा ये विकास क्वांटम उपयोगिता की सीमाओं को आगे बढ़ाने और क्वांटम‑केंद्रित सुपरकंप्यूटिंग की दिशा में प्रगति करने में महत्वपूर्ण हैं।

अनुप्रयोग और सीमाएँ

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया था, क्वांटम कंप्यूटर अपनी संभावनाओं के कारण अत्यधिक प्रशंसित हैं कि वे लगभग हर विज्ञान क्षेत्र में हमारी समझ को बहुत आगे बढ़ा सकते हैं। नीचे कुछ उदाहरण प्रस्तुत हैं।

दवा: चिकित्सा में, क्वांटम कंप्यूटिंग क्वांटम स्तर पर अणुओं के व्यवहार का सिमुलेशन करके दवा खोज में क्रांति ला सकती है। यह संभावित दवाओं के मानव शरीर के साथ इंटरैक्शन की अधिक सटीक भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है, जिससे नई दवाओं का विकास तेज़ होता है और लागत घटती है।

मौसम विज्ञान: मौसम विज्ञान के लिए, क्वांटम कंप्यूटर क्लासिकल कंप्यूटरों की तुलना में विशाल मात्रा में मौसम डेटा को अधिक कुशलता से विश्लेषण कर सकते हैं। इससे अधिक सटीक मौसम पूर्वानुमान और जलवायु परिवर्तन की बेहतर समझ होगी, जो प्राकृतिक आपदाओं को कम करने और कृषि रणनीतियों की योजना बनाने में मदद करेगी।

जटिल समस्या समाधान: क्वांटम कंप्यूटिंग उन समस्याओं को हल कर सकती है जो वर्तमान में क्लासिकल कंप्यूटरों द्वारा असुलझी हैं, जैसे बड़े सिस्टम का अनुकूलन लॉजिस्टिक्स और सप्लाई चेन के लिए, या जटिल गणितीय समस्याओं का समाधान। इसका विभिन्न क्षेत्रों पर व्यापक प्रभाव है, जिसमें परिवहन, ऊर्जा और वित्त शामिल हैं।

यह भी महत्वपूर्ण है कि हम यह पहचानें कि हम वह नहीं जान सकते जो हम कल्पना भी नहीं कर सकते। अर्थात, इस तकनीक द्वारा एक दिन प्रदान की जाने वाली क्षमताओं के माध्यम से कई अप्रत्याशित प्रगति संभव होंगी।

“क्वांटम कंप्यूटिंग कंप्यूटिंग का भविष्य है। यह वैज्ञानिक खोज और तकनीकी प्रगति के नए संभावनाओं को खोल देगा जिन्हें हम आज तक कल्पना भी नहीं कर सकते।” – अरविंद कृष्णा, चेयरमैन और सीईओ, IBM, CNBC के साथ साक्षात्कार में

क्वांटम कंप्यूटर इतने महत्वपूर्ण तकनीकी उपलब्धि का प्रतिनिधित्व करते हैं, इसलिए यह आश्चर्य नहीं कि अभी भी कई महत्वपूर्ण बाधाएँ और सीमाएँ हैं जिन्हें समय के साथ पार करना होगा। उदाहरण के लिए, क्वांटम कंप्यूटिंग वर्तमान में त्रुटि सुधार, स्केलेबिलिटी, और व्यावहारिक एल्गोरिदम विकसित करने में चुनौतियों का सामना कर रही है।

समय के साथ, अन्य बाधाएँ भी उत्पन्न होंगी, जो क्वांटम मैकेनिक्स की प्रारंभिक लेकिन बढ़ती समझ के कारण पहले अप्रत्याशित थीं। जटिलता और क्वांटम भौतिकी की संभावनाओं को निम्नलिखित उद्धरण में रेखांकित किया गया है।

“यदि आपको लगता है कि आप क्वांटम मैकेनिक्स को समझते हैं, तो आप क्वांटम मैकेनिक्स को समझते नहीं हैं।” – Richard Feynman, Nobel laureate in Physics

वर्तमान में, इन सीमाओं के कारण क्वांटम कंप्यूटर अभी व्यापक उपयोग के लिए तैयार नहीं हैं। हालिया प्रगति के साथ, आशावादी समय‑सीमा दर्शाती है कि इसे हासिल करने में एक और दशक लग सकता है।

शिक्षा: भविष्य की क्वांटम कंप्यूटिंग कार्यशक्ति

पिछले दशकों में, क्वांटम कंप्यूटिंग ऐसा लग रहा था कि वह बहुत दूर भविष्य में है, इसलिए इसे पढ़ाने वाले पाठ्यक्रम बहुत कम थे। अब जब यह भविष्य, जिसमें वे वास्तव में उपयोग में हैं, स्पष्ट होने लगा है, अगली पीढ़ी के वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को प्रशिक्षित करने की आवश्यकता बढ़ रही है, जो इस प्रगति को जारी रखेंगे। परिणामस्वरूप, कई विश्वविद्यालय अब क्वांटम कंप्यूटिंग में विशेष पाठ्यक्रम और कार्यक्रम प्रदान कर रहे हैं ताकि इस उभरते क्षेत्र के लिए कुशल कार्यबल तैयार किया जा सके।

• वॉटरलू विश्वविद्यालय में क्वांटम कंप्यूटिंग संस्थान एक उल्लेखनीय उदाहरण है, जो शैक्षणिक अनुसंधान को तकनीक के व्यावसायीकरण की दिशा के साथ जोड़ता है। ब्लैकबेरी के निर्माता माइक लाज़रिडिस द्वारा वित्तपोषित, यह लगभग 296 शोधकर्ताओं को रोजगार देता है और 1,500 से अधिक शोध पत्र प्रकाशित कर चुका है।
• ऑक्सफ़ोर्ड विश्वविद्यालय का क्वांटम कंप्यूटिंग में लंबा इतिहास है, जिसमें इस क्षेत्र में महत्वपूर्ण योगदान शामिल हैं, जैसे पहला कार्यशील शुद्ध अवस्था NMR क्वांटम कंप्यूटर।
• हार्वर्ड विश्वविद्यालय की हार्वर्ड क्वांटम पहल क्वांटम कंप्यूटरों और उनके अनुप्रयोगों के विज्ञान और इंजीनियरिंग को आगे बढ़ाने पर केंद्रित है, जिसे वह “दूसरी क्वांटम क्रांति” कहता है।
• MIT का सैद्धांतिक भौतिकी केंद्र क्वांटम सूचना और क्वांटम कंप्यूटिंग में गहराई से अध्ययन करता है, क्वांटम एल्गोरिदम, क्वांटम सूचना सिद्धांत, और क्वांटम कंप्यूटरों के प्रयोगात्मक कार्यान्वयन की खोज करता है।
• सिंगापुर राष्ट्रीय विश्वविद्यालय और नानयांग टेक्नोलॉजिकल विश्वविद्यालय का क्वांटम टेक्नोलॉजीज केंद्र तथा कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय बर्कले का क्वांटम सूचना और कम्प्यूटेशन केंद्र भी क्वांटम कंप्यूटिंग शिक्षा में अग्रणी हैं, जो क्वांटम उपकरणों के अनुसंधान और विकास पर केंद्रित हैं।
• मैरीलैंड विश्वविद्यालय का संयुक्त क्वांटम संस्थान प्रमुख संस्थानों जैसे NIST और LPS के साथ सहयोग करता है, और क्वांटम सिस्टम को नियंत्रित करने और उनका उपयोग करने के लिए विस्तृत शोध कार्यक्रम संचालित करता है।

उद्योग के खिलाड़ी क्वांटम कंप्यूटिंग को आगे बढ़ा रहे हैं

1.  International Business Machines Corporation

IBM मूल्य चार्ट

IBM क्वांटम कंप्यूटर विकास में लंबे समय से अग्रणी रहा है। कंपनी क्वांटम कंप्यूटिंग विकास को लोकतांत्रिक बनाने के लिए Qiskit Patterns जैसी पहलों के माध्यम से काम कर रही है। IBM ने बड़े पैमाने पर, व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटिंग हासिल करने के लिए अपनी रोडमैप का विस्तार किया है, नई मॉड्यूलर आर्किटेक्चर और नेटवर्किंग पर ध्यान केंद्रित करते हुए, जो सैकड़ों हजारों क्यूबिट्स वाले क्वांटम सिस्टम को सक्षम कर सकते हैं, जो व्यावहारिक क्वांटम अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक हैं।

2.  Microsoft Corporation

MSFT मूल्य चार्ट

Microsoft (MSFT ) के क्वांटम कंप्यूटिंग प्रयास क्लाउड एकीकरण और सहयोग पर केंद्रित हैं। कंपनी ने Azure Quantum पर उद्योग में सबसे उच्च क्वांटम वॉल्यूम वाले क्वांटम मशीनें पेश की हैं, जिसमें IonQ, Pasqal, Quantinuum, QCI, और Rigetti के साथ साझेदारी शामिल है। यह एकीकरण प्रयोग को सुविधाजनक बनाता है और स्केल्ड क्वांटम कंप्यूटिंग की दिशा में एक कदम है। Microsoft क्वांटम कंप्यूटिंग की पूरी संभावनाओं को साकार करने के लिए एक वैश्विक इकोसिस्टम के महत्व पर ज़ोर देता है और Azure के माध्यम से अपनी क्वांटम मशीन को क्लाउड सेवा के रूप में प्रदान करने की योजना बनाता है, जिससे इस उभरती तकनीक का सुरक्षित और जिम्मेदार उपयोग सुनिश्चित हो सके।

3.  Alphabet Inc.

GOOGL मूल्य चार्ट

Alphabet (GOOG ), अपने Google Quantum AI लैब के माध्यम से, क्वांटम कंप्यूटिंग में महत्वपूर्ण प्रगति कर चुका है। 2023 में, Google के वैज्ञानिकों ने क्वांटम कंप्यूटिंग में त्रुटियों की दर को कम करने में एक बड़ा मील का पत्थर हासिल करने की घोषणा की, जो इस क्षेत्र में दीर्घकालिक चुनौती रही है। इसके शोध, जो जर्नल Nature में प्रकाशित हुआ, एक ऐसी प्रणाली का वर्णन करता है जो त्रुटि दर को काफी घटा सकती है और त्रुटि‑सुधार कोड को लागू कर सकती है जो जानकारी को नुकसान पहुँचाए बिना त्रुटियों का पता लगा कर उन्हें ठीक कर सकती है। पहले, 2019 में, Google ने अपने Sycamore मशीन के साथ “क्वांटम सुप्रीमसी” हासिल करने का दावा किया, जिसने 200 सेकंड में एक गणना पूरी की जो एक पारंपरिक सुपरकंप्यूटर को 10,000 साल लगते। यह दर्शाता है कि क्वांटम कंप्यूटिंग जटिल समस्याओं को हल करने में पारंपरिक कंप्यूटिंग की क्षमताओं से बहुत आगे है।

निष्कर्ष

क्वांटम कंप्यूटिंग कंप्यूटिंग की दुनिया में एक क्रांतिकारी छलांग का प्रतिनिधित्व करती है, जो कई क्षेत्रों में क्रांति लाने की क्षमता रखती है। जबकि IBM के हेरॉन और कोंडोर क्वांटम प्रोसेसर के साथ हालिया प्रगति व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटिंग की दिशा में महत्वपूर्ण कदम दर्शाती है, तकनीक अभी भी त्रुटि सुधार, स्केलेबिलिटी, और एल्गोरिदम विकास में महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना कर रही है – जो निरंतर अनुसंधान और नवाचार की आवश्यकता को उजागर करती है।

इन चुनौतियों के मौजूद रहने के बावजूद, क्वांटम कंप्यूटिंग उन संभावनाओं को खोलने का वादा करती है जिन्हें हम आज तक कल्पना भी नहीं कर सकते, और यह वैज्ञानिक खोज और तकनीकी प्रगति का एक नया युग लाएगी। इसका पूरा संभावित अभी भी उभर रहा है, और विभिन्न उद्योगों और समाज पर इसका प्रभाव गहरा होने का वादा करता है।