आईबीएम इंडिया के सीटीओ डॉ. अमिथ सिंघी ने भारत के डिजिटल बुनियादी ढांचे के लिए क्वांटम खतरे पर बात की

के साथ एक साक्षात्कार में इंडियन एक्सप्रेसआईबीएम रिसर्च इंडिया के निदेशक और आईबीएम भारत और दक्षिण एशिया के मुख्य प्रौद्योगिकी अधिकारी (सीटीओ) डॉ. अमिथ सिंघी ने कहा कि क्वांटम सिस्टम पहले से ही ऐसे प्रयोग कर सकते हैं जिनका अनुकरण शास्त्रीय कंप्यूटर नहीं कर सकते।

सिंघी ने पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी के आसपास बढ़ती तात्कालिकता, राष्ट्रीय क्वांटम मिशन के तहत घरेलू क्वांटम बुनियादी ढांचे के निर्माण की भारत की योजना और क्यों आईबीएम एआई और क्वांटम कंप्यूटिंग को प्रतिस्पर्धी प्रौद्योगिकियों के बजाय पूरक प्रौद्योगिकियों के रूप में विकसित होते हुए देखता है, इस पर भी चर्चा की।

साक्षात्कार के संपादित अंश।

प्रश्न: आरंभ करने के लिए, आज क्वांटम कंप्यूटिंग की सीमा कैसी दिखती है?

सिंघी: आज, हम एक ऐसे स्थान पर हैं, जहां, आईबीएम में, हम इसे क्वांटम उपयोगिता चरण कहते हैं।

क्वांटम हार्डवेयर के शुरुआती दिनों में, जब आपके पास 5 या 10-क्विबिट कंप्यूटर थे, तो आप क्वांटम सिम्युलेटर के रूप में जीपीयू के एक बड़े फार्म का उपयोग करके, क्वांटम कंप्यूटर अपनी गणना कैसे करता है, इसके बहुत सारे व्यवहार का अनुकरण कर सकते थे। लेकिन 2023 में, हमारे क्वांटम कंप्यूटर 100 क्यूबिट तक पहुंच गए और प्रदर्शन के उस स्तर पर, क्वांटम यांत्रिकी को अब सबसे शक्तिशाली सिम्युलेटर द्वारा भी अनुकरण नहीं किया जा सकता है।

इसका मतलब है कि अब आप क्वांटम कंप्यूटर के साथ प्रयोग कर सकते हैं, और इसे एक वैज्ञानिक उपकरण के रूप में उन चीजों को करने के लिए उपयोग कर सकते हैं जो आप एक शास्त्रीय कंप्यूटर के साथ नहीं कर सकते, चाहे वह कितना भी शक्तिशाली क्यों न हो। उपयोगी अनुप्रयोगों की खोज करना और यह पहचानने की कोशिश करना कि सच्ची क्वांटम उपयोगिता कहाँ है, हम अभी कहाँ हैं।

हम एक क्वांटम लाभ चरण की ओर बढ़ रहे हैं, जहां कोई एक उपयोगी समस्या लेता है और निर्विवाद रूप से दिखाता है कि क्वांटम कंप्यूटर-आधारित वर्कफ़्लो इसे किसी भी शास्त्रीय कंप्यूटर-आधारित वर्कफ़्लो की तुलना में कहीं अधिक कुशलता से हल कर सकता है। हमें उम्मीद है कि इस साल के अंत तक कम से कम एक समस्या क्षेत्र में ऐसा हो जाएगा।

उसके बाद, हम दोष-सहिष्णु क्वांटम कंप्यूटिंग चरण की ओर बढ़ेंगे। 2029 में, आईबीएम ने लगभग 200 लॉजिकल क्वैबिट के दोष-सहिष्णु क्वांटम कंप्यूटर के साथ आने के लिए प्रतिबद्ध किया है, जिसका अर्थ है कि यह कंप्यूटर काफी हद तक पर्यावरण से आने वाले अंतर्निहित शोर और त्रुटि के प्रति सहनशील होगा।

आप वास्तव में दोष-सहिष्णु कंप्यूटर पर लंबे क्वांटम प्रोग्राम चला सकते हैं और वास्तविक क्वांटम सूचना विज्ञान के एक नए चरण में प्रवेश कर सकते हैं। इसके अलावा, हार्डवेयर पैमाने के रूप में, हमारा लक्ष्य 2033 तक 2000 लॉजिकल-क्यूबिट दोष-सहिष्णु मशीन बनाना है।

प्रश्न: क्या साबित होगा कि क्वांटम कंप्यूटिंग व्यावसायिक रूप से उपयोगी है? क्या क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए कोई ‘चैटजीपीटी पल’ आ रहा है?

सिंघी: 1980 के दशक में, लोगों ने यह पता लगा लिया कि न केवल तर्क को कैसे प्रोग्राम किया जाए बल्कि डेटा से तर्क कैसे सीखा जाए। इसने पारंपरिक मशीन लर्निंग को पूर्वानुमान, प्रतिगमन आदि जैसे कई संदर्भों में अचानक बहुत उपयोगी बना दिया।

हम क्वांटम लाभ तक पहुंचने से पहले पहली उपयोगी चीजों से निपटने के उस चरण में हैं। हमारे पास नई पीढ़ियाँ होंगी जो भविष्य में क्वांटम कंप्यूटिंग की गहन शिक्षा और एलएलएम प्रौद्योगिकी समानताएं हासिल करेंगी।
चार प्रकार की समस्याएँ हैं जिनके बारे में हमारा मानना ​​है कि क्वांटम समय के साथ मदद करेगा।

एक रसायन विज्ञान और सामग्री में समस्याओं को हल करने के लिए प्रकृति का अनुकरण कर रहा है। दूसरा बड़ी अनुकूलन समस्याओं को हल करना है। तीसरा क्वांटम मशीन लर्निंग के माध्यम से डेटा से पैटर्न निकालना है, और चौथा हाइड्रोडायनामिक्स, मौसम आदि का अनुकरण करने के लिए आंशिक अंतर समीकरण है।

प्रश्न: इस वर्ष मार्च में, Google और Caltech द्वारा प्रकाशित दो शोध परिणामों ने आधुनिक एन्क्रिप्शन को तोड़ने में सक्षम क्वांटम कंप्यूटर के लिए अनुमानित समयरेखा को नाटकीय रूप से छोटा कर दिया। एन्क्रिप्शन के लिए क्वांटम खतरा कितना आसन्न है, और क्या पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी गति बनाए रख रही है?

सिंघी: जबकि हालिया शोध ने क्वांटम खतरों के अनुमान को तेज कर दिया है, आधुनिक एन्क्रिप्शन पर एक व्यावहारिक क्वांटम हमला अभी भी कुछ साल दूर है। कई राष्ट्रीय और मानक निकाय 2030 के दशक की शुरुआत तक महत्वपूर्ण प्रणालियों को क्वांटम सुरक्षित क्रिप्टोग्राफी में स्थानांतरित करने की सिफारिश कर रहे हैं।

क्वांटम कंप्यूटिंग किसी दिन जल्द ही इतनी शक्तिशाली हो सकती है कि इसका उपयोग आज के एन्क्रिप्शन को तोड़ने के लिए किया जा सकता है। इससे पहले भी, सार्वजनिक-कुंजी एन्क्रिप्शन द्वारा संरक्षित कोई भी डेटा “हार्वेस्ट नाउ डिक्रिप्ट बाद के हमलों” के प्रति संवेदनशील हो सकता था।

जैसे-जैसे हम इस क्वांटम युग में आगे बढ़ रहे हैं, क्वांटम-सुरक्षित परिवर्तन में तेजी लाना और क्रिप्टो-चपलता का निर्माण करना अनिवार्य है। इस परिवर्तनकारी समय के दौरान संगठनों को आधुनिकीकरण करना होगा ताकि वे जोखिमों का तुरंत जवाब दे सकें और अपने सिस्टम, एप्लिकेशन और प्लेटफ़ॉर्म को अनुकूलित कर सकें।

अमेरिका में, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी (एनआईएसटी) एन्क्रिप्टेड डेटा को क्वांटम-सक्षम खतरों से बचाने के लिए पहले से ही पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी मानकों को प्रकाशित कर रहा है। अगस्त 2024 में, दो आईबीएम-विकसित एल्गोरिदम आधिकारिक तौर पर एनआईएसटी के तीन पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी मानकों: एमएल-केईएम और एमएल-डीएसए के बीच प्रकाशित किए गए थे।

प्रश्न: क्या भारत जैसे देश एन्क्रिप्शन के क्वांटम खतरे के प्रति अधिक संवेदनशील हैं, खासकर आधार प्रमाणीकरण और यूपीआई लेनदेन के संबंध में?

सिंघी: सभी देशों में बड़े जोखिम हैं क्योंकि उन सभी के पास महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचा है – डिजिटल और भौतिक – जो शास्त्रीय क्रिप्टोग्राफी पर निर्भर करता है। भारत भी अलग नहीं है, लेकिन हां, हमारे डिजिटल सार्वजनिक बुनियादी ढांचे को क्वांटम सुरक्षित कार्यान्वयन सुनिश्चित करने के लिए एक शासित दृष्टिकोण बनाने के लिए तत्काल ध्यान देने की आवश्यकता है।

प्रश्न: आईबीएम ने हाल ही में जीपीयू, सीपीयू और क्वांटम सिस्टम को मिलाकर एक हाइब्रिड क्वांटम आर्किटेक्चर की रूपरेखा तैयार की है। लंबे समय में, क्या आप देखते हैं कि क्वांटम कंप्यूटिंग जीपीयू की मांग को कम कर रही है?

सिंघी: यह वह प्राथमिक परिणाम नहीं है जिसकी मैं उम्मीद करता हूं क्योंकि एआई की मांग तेजी से बढ़ रही है और क्वांटम कंप्यूटिंग जिस तरह की समस्याओं का समाधान करेगी, वह एआई मॉडल द्वारा हल किए जाने वाले समाधानों से कहीं आगे है। मैं उम्मीद करूंगा कि जीपीयू और क्वांटम कंप्यूटर दोनों की मांग बढ़ती रहेगी और वे एक-दूसरे को बढ़ावा देंगे। लेकिन यह अनुमान लगाना कठिन है कि 5-10 वर्षों में क्या हो सकता है।

प्रश्न: एलएलएम को नियमित कार्यों को स्वचालित करने में अच्छा माना जाता है जबकि क्वांटम कंप्यूटर रसायन विज्ञान और सामग्री विज्ञान में जटिल समस्याओं से निपटने के लिए हैं। साथ ही, एआई को दवा खोज जैसे क्षेत्रों में भी लागू किया जा रहा है। तो क्या आप एआई और क्वांटम को प्रतिस्पर्धी प्रौद्योगिकियों के रूप में देखते हैं, खासकर आईबीएम जैसी कंपनी के लिए जो दोनों में भारी निवेश कर रही है?

सिंघी: प्रोटीन मॉडलिंग लें. यह एक ऐसा क्षेत्र है जहां Google के अल्फाफोल्ड जैसे AI मॉडल ने जबरदस्त प्रगति की है। लेकिन हम अलग-अलग चीजें करने की कोशिश करते हुए उस सामान्य डोमेन में क्वांटम को लागू करने की भी कोशिश कर रहे हैं।
यदि आपके पास एक प्रोटीन है जिसमें हजारों परमाणु हैं, तो एक एआई/एमएल मॉडल ज्यामिति की भविष्यवाणी करने का प्रयास करेगा, लेकिन यदि प्रोटीन उत्परिवर्तित अवस्था में है, जो सामान्य रूप से नहीं देखा जाता है, तो यह अनुमान लगाने में कठिनाई होगी कि ज्यामिति क्या होगी क्योंकि मॉडल के प्रशिक्षण डेटा में वह नहीं है।

इसलिए, क्वांटम का उपयोग उन मामलों में अनुसंधान को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है जहां यह एक उत्परिवर्तित प्रोटीन या अव्यवस्थित प्रोटीन संरचना है। हाल ही में, एक संयुक्त क्लीवलैंड क्लिनिक और आईबीएम अनुसंधान टीम ने टीआरपी-केज नामक 303-परमाणु मिनीप्रोटीन की इलेक्ट्रॉनिक संरचना का अनुकरण किया।

तो आप प्रोटीन की ज्यामिति प्राप्त करने के लिए अल्फाफोल्ड जैसे एआई टूल का उपयोग कर सकते हैं, और फिर इसकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना या ऊर्जा स्तर जैसे विवरण के अगले स्तर तक पहुंचने के लिए ज्यामिति को क्वांटम कंप्यूटर में फीड कर सकते हैं। दिन के अंत में, हम उम्मीद करते हैं कि कंप्यूटर वैज्ञानिक और भी अधिक कार्य करने के लिए एआई और क्वांटम कंप्यूटर दोनों का उपयोग करने के बारे में समग्र रूप से सोचेंगे।

प्रश्न: आप अगले दशक में क्वांटम कंप्यूटिंग को अपनाने वाले उद्यमों को कैसे विकसित होते हुए देखते हैं? और आईबीएम जैसी कंपनियों के लिए क्वांटम के लिए एक स्थायी व्यवसाय मॉडल कैसा दिख सकता है?

सिंघी: आज बहुत सारे उद्यम क्वांटम कंप्यूटिंग का उपयोग कर रहे हैं। हमारे पास वैश्विक स्तर पर 70 से अधिक उद्यम हैं जो आईबीएम क्वांटम नेटवर्क का हिस्सा हैं, और क्वांटम कंप्यूटिंग का उपयोग ज्यादातर अनुसंधान एवं विकास और व्यावसायिक समस्याओं को हल करने के लिए कर रहे हैं।
वास्तव में व्यवसाय परिनियोजन के स्थान पर पहुंचने के लिए, हमें क्वांटम लाभ और दोष-सहिष्णु कंप्यूटिंग की इस यात्रा से गुजरना होगा।

आईबीएम के भीतर, निश्चित रूप से, हम अपनी स्वयं की क्वांटम मशीनें विकसित कर रहे हैं, इसलिए हम उनका परीक्षण करने और अपने स्वयं के एल्गोरिदम अनुसंधान करने के लिए उनका बहुत उपयोग करते हैं। हमारे पास जो व्यवसाय मॉडल है वह काफी व्यवहार्य है, हम कई संगठनों को उनके व्यवसाय के अनुसंधान एवं विकास भाग के लिए क्वांटम कंप्यूटिंग सेवाएं बेचते हैं।

बहुत सारे स्टार्टअप हैं जो एल्गोरिदम परत पर काम कर रहे हैं, अनुकूलन, दवा खोज आदि के लिए एल्गोरिदम बना रहे हैं और वे आने वाले समय में 5-7 वर्षों में व्यवहार्य व्यवसाय मॉडल भी बन जाएंगे।

कुछ बिंदु पर, मुझे यह भी उम्मीद है कि सेवाएँ एक महत्वपूर्ण व्यवसाय मॉडल होंगी। एक बार जब व्यवसाय उस बिंदु पर पहुंच जाते हैं जहां प्रयोग करने योग्य क्वांटम एल्गोरिदम मौजूद होते हैं, तो कोई उन्हें अपने स्वयं के संचालन के लिए अनुकूलित करना चाहता है और उन्हें मौजूदा वर्कफ़्लो में एकीकृत करना चाहता है। यहीं पर आईटी परामर्श और सेवाएं तेजी से महत्वपूर्ण हो जाएंगी।

प्रश्न: आंध्र प्रदेश सरकार ने हाल ही में आईबीएम प्रणाली का उपयोग करके भारत की पहली स्वदेशी क्वांटम कंप्यूटिंग सुविधा की योजना की घोषणा की है। क्या आप उस परियोजना के बारे में और अधिक जानकारी साझा कर सकते हैं, क्या अन्यत्र भी इसी तरह की सुविधाओं की योजना बनाई गई है, और राष्ट्रीय क्वांटम मिशन की अब तक की प्रगति के बारे में आपका आकलन क्या है?

सिंघी: आंध्र प्रदेश के साथ, हमने अमरावती क्वांटम कंप्यूटिंग सेंटर में आईबीएम क्वांटम सिस्टम टू तैनात करने के लिए सहयोग किया है। निर्माण कार्य चल रहा है और अभी भी कुछ औपचारिकताएं बाकी हैं। हम उस समय संभव सर्वोत्तम मशीन लाना चाहते हैं, ताकि डेटा और आईपी को देश के भीतर रखते हुए भारतीय शोधकर्ताओं द्वारा इसका उपयोग किया जा सके।

मिशन सरकार का एक रोमांचक और महत्वाकांक्षी कार्यक्रम है। मैंने देखा है कि सरकारी अधिकारी इसे सख्ती से चलाने के लिए बेहद प्रतिबद्ध हैं और हमारे पास मजबूत शोधकर्ता हैं जिन्हें वित्त पोषित किया जा रहा है जो इसे तैयार करने जा रहे हैं। ‘

हालाँकि, मुझे लगता है कि नीति और सक्षमता के मामले में बहुत कुछ की आवश्यकता है, लेकिन जरूरी नहीं कि यह सब मिशन के माध्यम से ही हो। हाल ही में, आईबीएम भारत के लिए क्वांटम के रोडमैप पर नीति आयोग की रिपोर्ट में एक प्रौद्योगिकी भागीदार था।

रिपोर्ट में, हमने कई सिफ़ारिशें बताईं जैसे कि काम को प्रभावित करने या यहां तक ​​कि इसे गहरे स्तर पर समझने के लिए वास्तविक अंतिम उपयोगकर्ता कंपनियों द्वारा किसी भी निवेश या भागीदारी की कमी। और जबकि हमारे पास कुछ अच्छे क्वांटम कंप्यूटिंग शोधकर्ता हैं, हमें वास्तव में वैश्विक स्तर पर क्वांटम में सफलता हासिल करने के लिए और अधिक वैज्ञानिक अन्वेषण की अनुमति देने की आवश्यकता है।

प्रश्न: भारत को एक मजबूत क्वांटम कार्यबल बनाने के लिए किस प्रकार के कौशल की आवश्यकता है?

सिंघी: एक मजबूत क्वांटम कार्यबल बनाने के लिए, भारत को एक बहु-स्तरीय प्रतिभा पारिस्थितिकी तंत्र की आवश्यकता है जो क्वांटम-जागरूक डेवलपर्स और डोमेन विशेषज्ञों के व्यापक आधार का पोषण करता है जो क्वांटम क्षमताओं को विभिन्न क्षेत्रों में व्यावहारिक अनुप्रयोगों में अनुवाद कर सकते हैं।

कौशल पहल को मौजूदा कार्यबल और छात्रों दोनों को लक्षित करना चाहिए, जिसमें वास्तविक क्वांटम सिस्टम का उपयोग करके व्यावहारिक, व्यावहारिक सीखने पर अधिक जोर दिया जाना चाहिए। राष्ट्रीय क्वांटम मिशन ने इस दिशा में गति प्रदान की है, लेकिन विस्तारित कौशल पहल के माध्यम से पारिस्थितिकी तंत्र को और मजबूत करने का महत्वपूर्ण अवसर बना हुआ है जो खोजपूर्ण दृष्टिकोण और मानसिकता को प्रोत्साहित करता है।