क्वांटम कम्प्युटर्स ची किमया...!

     Quantum computer marathi

  संगणक आज आपल्या जीवनातील एक महत्त्वाचा भाग बनून गेला आहे.  अंतराळ असो, संशोधन असो किंवा तंत्रज्ञान असो  प्रत्येक क्षेत्रात संगणकाची भूमिका ही महत्त्वाची आणि अत्यावश्यक अशी आहे.   मागील काही शतकात आपण फक्त संगणकाचा आकार कमी करण्यातच यशस्वी ठरलेलो  नाही तर आपण त्याच्या संगणकीय शक्तीला म्हणजेच (computation power) ला सुद्धा कैक पटीने वाढवले आहे.

   आज तुमच्या आमच्या मोबाईल मध्ये वापरले जाणारे प्रोसेसर   हे आजच्या पन्नास वर्षापूर्वी वापरले जाणाऱ्या   व एका रूम येवढा आकाराच्या असणाऱ्या संगणकापेक्षा कैक पटीने   वेगवान आणि जलद आहेत; तरीहि आजचे संगणक हे परिपूर्ण नाहीत आजच्या सुपरकॉम्प्युटर्स   मध्ये सुद्धा काही त्रुटी आणि मर्यादा आहेत. जेव्हा  कॉम्प्लेस मॅथेमॅटिकल इक्वेशन Solve करायचे असतात   तेव्हा काही इक्वेशन्स   हे कम्प्युटर एकतर  Solve  करू शकत नाही   किंवा solve करायला खूप वेळ लावतात.   आता तुम्ही म्हणाल की हे कॉम्प्लेक्स मॅथेमॅटिकल इक्वेशन एवढे महत्त्वाचे का आहेत?   तर याचा उपयोग आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्स अर्थात कृत्रिम बुद्धिमत्ता वर आधारित  सॉफ्टवेअर किंवा एप  बनवताना भरपूर वेळा होतो तसेच स्टोरेज स्पेस आणि Energy Consumption  या सुद्धा प्रचलनात  असणाऱ्या संगणकाच्या मुख्य समस्या आहेत.   त्यामुळेच आपल्याला सध्या अशा संगणकांची गरज आहे  जे  सध्या प्रचलनात असणार्‍या संगणकापेक्षा जास्त शक्तिशाली आणि वेगवान असतील.   वर्तमान परिस्थितीत गुगल आयबीएम   इंटेल  या कंपन्या Qunatum Physics चा अभ्यास करून   वेगवान संगणक बनवण्याच्या प्रयत्नात आहेत   यापैकी आयबीएम आणि गूगल यांनी   दावा केला आहे की,  "आम्ही असा संगणक बनविण्यात  यशस्वी ठरलो आहोत" परंतु त्याला अजून पर्यंत कोणीही अधिकृत मान्यता दिलेली नाही.  क्वांटम  फिजिक्सच्या  प्रिन्सिपल वर आधारित   या संगणकांना   क्वांटम कम्प्युटर्स   असे नाव दिले गेले आहे.   ग्रीक भाषेत Quanta चा अर्थ प्रकाश असा होतो. संशोधकांचा दावा आहे की क्वांटम  कम्प्युटर्स हे प्रकाशाप्रमाणे वेगवान असतील आणि हे निःसंशय भविष्यातील कम्प्युटर्स  असतील . याचे आतापर्यंत सिम्पल मॉडेल तयार करून त्याचा वापर कॅलकुलेटर मध्ये यशस्वीरित्या केला गेलेला आहे.  कंपन्या आता मोठ्या पातळीवर क्वांटम कम्प्युटर्स बनवण्यासाठी प्रयत्न करत आहेत. यात ते यशस्वी ठरले तर नक्कीच हे कम्प्युटर बाजारात उपलब्ध कॉम्प्युटर ला कालबाह्य  ठरवतील.   क्वांटम कम्प्युटर्स हे संगणक कार्य करण्यासाठी   क्वांटम  बिट्स / क्यू बिट्स (Qbits) चा उपयोग करतात.   आपण सध्या जो संगणक वापरतो त्यांना बायनरी संगणक किंवा बायनरी कॉम्प्युटर असेदेखील म्हणतात  कारण  यांचे ऑपरेशन किंवा कार्य एक(1) किंवा शून्य(0) ह्या बायनरी बिट्स द्वारे होते म्हणजेच या  संगणकात असलेले प्रोसेसर ट्रांजिस्टर चा उपयोग करतात जे एक तर ऑन स्टेट म्हणजे वन किंवा ऑफ स्टेट म्हणजेच झिरो स्टेट मध्ये असतात आपण जरी C,C++ JAVA  किंवा Python या लँग्वेज मध्ये प्रोग्राम केला  तरी तो प्रोग्राम कम्प्युटरला वन झिरो वन झिरो या स्वरूपातच कळतो.

   बायनरी चा अर्थ दोन असा होतो सध्याच्या कॉम्प्युटर्समध्ये एकतर झिरो(0) किंवा एक (1) हे दोनच बीटस असतात म्हणून त्यांना बायनरी संगणक म्हणतात.   परंतु क्वांटम  कॉम्प्युटर्समध्ये बायनरी बिट्स ऐवजी क्यू बिट्स (Qbits) चा वापर केला जातो. ज्याला क्वांटम  बिट्स सुद्धा म्हणतात तर या क्यू बिट्स मध्ये एकूण तीन बिट्स अस्तित्वात आहेत पहिला म्हणजे झिरो लॉजिक बिट (0)  दुसरा वन लॉजिक बिट(1) आणि तिसरा त्या दोघींचा कॉम्बिनेशन झिरो वन लॉजिक बीट(01)   म्हणजेच यामुळे  प्रोग्रामर आणखी सहजतेने प्रोग्राम तयार करू शकतो आणि Computation speed देखील वाढलेली असेल. ज्याप्रमाणे बायनरी कॉम्प्युटर्समध्ये झिरो लो स्टेट आणि वन म्हणजे हाय स्टेट  त्याच प्रमाणे क्वांटम कम्प्यूटर मध्ये झिरो म्हणजेच डाऊन स्टेट वन स्टेट झिरो वन स्टेटआणि या क्युबिट चे कार्य क्वांटम फिजिक्सच्या सुपरपोझिशन Theorem आधारित आहे यानुसार पार्टिकल्स जेव्हा आपण निरीक्षण करतो तेव्हा  वेगळ्या प्रकारे वर्तन करतात आणि ज्यावेळी त्यांचे निरीक्षण सुरू नसते त्यावेळेस अत्यंत वेगळ्या प्रकारे वर्तणूक करतात उदाहरणार्थ double slit experiment यामध्ये आपल्याला कळते की जेव्हा आपण एखाद्या  पार्टिकल्स चे निरीक्षण करतो त्यावेळी त्यांचे गुणधर्म पार्टिकल(Particle) असल्यासारखे दिसतात पण जेव्हा त्यांचे आपण निरीक्षण करत नाही त्यावेळेस त्यांचे गुणधर्म ते  तरंग (Wave) असल्यासारखे दाखवतात  त्यामुळे क्वांटम कम्प्यूटर चा वेग आणि क्षमता कैक पटीने वाढून  जातात आता कसे होते ते बघू या समजा आपण एक नाणे घेऊन त्याला गोल फिरवले तर खाली पडल्यावर तो आपल्याला एक तर छापा किंवा काटा या दोघींपैकी एक शक्यता दर्शवेल जसे बायनरी कम्प्युटर्स मध्ये माहिती आणि कार्य शून्य आणि एक या बिट्स च्या मदतीने होते.  दोनच बिट्स असल्यामुळे कम्प्युटरस हे स्लो असतात परंतु काँटम कॉम्प्युटर्समध्ये हे वेगळ्या प्रकारे काम करते    जोपर्यंत नाणे हे फिरत असते तोपर्यंत आपल्याला माहीत नसते की छापा येणार का काटा पण जसे की आपल्याला माहित आहे की क्युबिट मध्ये तीन स्टेटस 0(लो)1(हाय) आणि 01 म्हणजेच बोथ (both)स्टेट असतो आणि म्हणूनच एखादे नाणे फिरवल्यावर ते दोन्ही अवस्थेमध्ये म्हणजेच बोथ (both) स्टेट मध्ये  असते. झिरो वन स्टेट मध्ये त्याचे क्युबिट छापा-काटा आणि नाणे फिरत असताना तिसरी अवस्था छापा-काटा असतील     सांगण्याचा अर्थ असा की जोपर्यंत बायनरी कम्प्युटर्स अशा प्रकारचे उदाहरण सोडण्यास सुरुवात करतील तोपर्यंत कोण टाइम कम्प्युटर्स त्याचे उत्तर किंवा परिणाम देऊन टाकतील 

उदाहरणादाखल बघितले तर गुगलचा क्वांटम  कम्प्युटर मोडेल हा आपल्या संगणकापेक्षा लाख पटीने वेगवान व शक्तिशाली आहे.  खूप सार्‍या कंपन्या याचे फायदे बघून या कम्प्युटर सोबत काम करू इच्छितात  परंतु हे अद्यापि एवढे सोपे नाही कारण  क्वांटम कम्प्युटरला अबसोल्यूट झिरो म्हणजेच अंतरिक्षात असलेल्या वातावरणापेक्षा ही थंड तापमानाच्या वातवरणात  नेहमी ठेवावे लागते तसेच याचा नॉईस (आवाज) पण खूप होतो तसेच त्याला लागणारी ऊर्जा व खर्च बघता याला फक्त तंत्रज्ञान क्षेत्रातील दिग्गज कंपन्या जसे गुगल आयबीएम इंटेल इत्यादी वापरू शकतात. सध्या गुगल त्यांच्या ब्रिस्टल स्टोन या क्वांटम कॉम्प्युटर चिपवर टेस्टिंग चे काम करीत आहे ज्यात सत्तर क्युबिट आहेत.  सध्या वापरात असलेल्या संगणकाला जर आपण एखादे प्रॉब्लेम सॉल्व्ह  करायला दिले तर तो आपल्यासमोर तीन-चार शक्यता ठेवेल परंतु काँटम कम्प्युटरला अचूक रिझल्ट देतात.  उदाहरणार्थ सध्या वापरात असलेले संगणक एखादा कॉइन फिरवल्यावर छापा किंवा काटा पडेल असे सांगतील परंतु क्वांटम कम्प्युटर्स फिरणाऱ्या फिरणारे कॉइन ची गती व त्याचा कोन अंश  इत्यादी बघून छापा पडेल किंवा काटा हे शंभर टक्के अचूक रित्या सांगतील परंतु या सगळ्या वेगवानतेमुळे  सुरक्षेचा प्रश्न उद्भवतो कारण एवढा वेगवान अचूकतेमुळे कोणतीही सिस्टीम हॅक करणे चुटकी सरशी साध्य होईल म्हणून संशोधक सध्या क्वांटम क्रिप्टोग्राफी तंत्रज्ञानावर कार्य करत आहेत एक काळ होता की संगणक, कृत्रिम बुद्धिमत्ता या गोष्टी काल्पनिक वाटायच्या परंतु आज संशोधक सातत्याने नवनवीन गोष्टीवर संशोधन करत आहेत त्यांच्या चिकाटीने भविष्यात सामान्य जनता देखील या संगणकाचा वापर करून जीवन समृद्ध करू शकेल अशी आशा करूया...!