अब तक कहानी: में प्रकाशित दो पत्रों में प्रकृति 22 अक्टूबर को, Google, MIT, स्टैनफोर्ड और कैलटेक के शोधकर्ताओं ने कंपनी के उपयोग से क्वांटम लाभ का सत्यापन योग्य प्रदर्शन बताया। विलो क्वांटम प्रोसेसर. यानी, टीमों ने कहा कि उन्होंने दिखाया है कि विलो किसी विशिष्ट समस्या को हल करने में मौजूदा सुपर कंप्यूटरों से स्पष्ट रूप से बेहतर प्रदर्शन करता है।
क्वांटम कंप्यूटर कैसे काम करता है?
एक तालाब में लहरें चलने की कल्पना करें। जब दो लहर शिखर मिलते हैं, तो वे मिलकर एक बड़ी लहर बनाते हैं। जब कोई शिखर किसी गर्त से मिलता है, तो वे एक-दूसरे को रद्द कर देते हैं। इसे हस्तक्षेप कहा जाता है. क्वांटम स्तर पर, कण तरंगों की तरह व्यवहार कर सकते हैं और उनके “तरंग कार्य”, जो उनकी संभावनाओं का वर्णन करते हैं, एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करने के लिए बनाए जा सकते हैं। इस हस्तक्षेप को नियंत्रित करके, वैज्ञानिक गलत उत्तरों को रद्द करते हुए किसी समस्या का सही उत्तर खोजने की संभावना बढ़ा सकते हैं। ये क्या है ए क्वांटम कंप्यूटर करता है।
दो नए अध्ययनों में से एक में, शोधकर्ताओं ने अनुकूलन समस्याओं को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक क्वांटम एल्गोरिदम पेश किया, जो पहेलियाँ हैं जहां लक्ष्य कई के बीच सर्वोत्तम संभव समाधान ढूंढना है। शोध दल ने इसे डिकोडेड क्वांटम इंटरफेरोमेट्री (डीक्यूआई) कहा।
डीक्यूआई कणों की तरंग जैसी प्रकृति में हेरफेर करने के लिए फूरियर ट्रांसफॉर्म के क्वांटम संस्करण का उपयोग करता है जिसे क्वांटम कंप्यूटर अपने बिट्स के रूप में उपयोग करता है। इस प्रक्रिया को इस तरह से इंजीनियर किया गया है कि अच्छे समाधानों से संबंधित तरंगें रचनात्मक रूप से हस्तक्षेप करती हैं, एक मजबूत सिग्नल बनाने के लिए एक-दूसरे को मजबूत करती हैं। इस बीच, बुरे समाधानों की लहरें विनाशकारी रूप से हस्तक्षेप करती हैं और ख़त्म हो जाती हैं। अंतिम स्थिति को मापने से, एल्गोरिदम के पास ‘उच्च-गुणवत्ता’ उत्तर पर पहुंचने की अधिक संभावना होगी। शोधकर्ताओं ने दिखाया कि इष्टतम बहुपद प्रतिच्छेदन समस्या के लिए, DQI एल्गोरिथ्म किसी भी ज्ञात शास्त्रीय कंप्यूटर की तुलना में बहुत तेजी से एक अच्छा सन्निकटन पा सकता है।
हाथापाई क्या है?
दूसरे अध्ययन में, लेखकों ने मापा कि एक जटिल क्वांटम प्रणाली में जानकारी कैसे क्रमबद्ध हो जाती है। मान लीजिए कि आप शांत स्विमिंग पूल में गहरे नीले रंग की थोड़ी मात्रा गिरा देते हैं। प्रथम क्षण में, ‘जानकारी’ सरल और स्थानीय है। “नीला रंग यहीं है,” आप कह सकते हैं। लेकिन डाई वहां नहीं टिकती: वह फैल जाती है। जानकारी अब एक ही स्थान पर नहीं है बल्कि पानी की बड़ी मात्रा में वितरित की गई है। कुछ घंटों के बाद, पूरे पूल में हल्का, एक समान नीला रंग छा जाता है। अब आप मूल बूंद नहीं देख सकते। ऐसा लगता है कि जानकारी ख़त्म हो गई है – लेकिन ऐसा नहीं है। इसमें हाथापाई की गई है. पूल में हर एक पानी का अणु अब उस “नीली” जानकारी का लगभग अगोचर टुकड़ा रखता है।
क्वांटम प्रणाली में यही होता है। जानकारी का एक टुकड़ा, शुरू में एक क्वांटम बिट में संग्रहीत होता है, जैसे-जैसे वे इंटरैक्ट करते हैं, अन्य सभी बिट्स में फैल जाता है। जानकारी सभी कणों के बीच जटिल संबंधों में ‘छिपी’ हो जाती है। तो चुनौती यह है: आप उस पैटर्न को कैसे मापते हैं जो इतनी जटिलता से छिपा हुआ है?
ऐसा करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक चतुर प्रयोग किया। कल्पना कीजिए कि आप एक बड़े, खाली गोदाम में खड़े हैं। आप चिल्लाए। ध्वनि तरंगें हर दीवार, फर्श और छत से टकराकर तुरंत फैल गईं। यह संघर्ष है: ध्वनि की जानकारी अब हर जगह है। अब, जबकि आपकी चीख अभी भी चारों ओर गूँज रही है, गोदाम के दूर स्थित आपका मित्र हथौड़े से एक बड़ी धातु की घंटी पर प्रहार करता है। यह ‘किक’ गूँज को रोकती नहीं बल्कि उन्हें बदल देती है। आपके चिल्लाने की कोई भी ध्वनि तरंग जो ठीक उसी क्षण उस विशिष्ट घंटी से टकराती है, अब एक हल्की धातु की अंगूठी के रूप में एक छोटी सी ‘छाप’ बन जाती है। फिर, शोधकर्ताओं ने एक जादुई रिवाइंड बटन दबाने के बराबर काम किया जिससे सभी ध्वनि तरंगें पूरी तरह से पीछे की ओर यात्रा करने लगीं। सभी सामान्य गूँजें, वे जो घंटी से नहीं टकराईं, अपने पथ को पूरी तरह से ट्रेस कर लेती हैं और लौटने पर एक-दूसरे को रद्द कर देती हैं, जिसके परिणामस्वरूप पूर्ण शांति हो जाती है।
हालाँकि, अंकित गूँज अब थोड़ा भटक गई है। जब वे पीछे की ओर यात्रा करते हैं, तो वे ठीक से रद्द नहीं होते हैं, और शोधकर्ताओं को एक बहुत ही धीमी, अव्यवस्थित प्रतिध्वनि सुनाई देती है – जिसमें किक की छाप होती है। वह बची हुई ध्वनि ओटीओसी माप है, और विभिन्न पथों के मिश्रण और रद्द करने (या नहीं) की इस प्रक्रिया को हस्तक्षेप कहा जाता है।
उस बची हुई प्रतिध्वनि की बेहोशी और चरित्र को मापकर, वैज्ञानिक यह बता सकते हैं कि जानकारी कितनी फैल गई थी और सिस्टम के उस विशिष्ट भाग (घंटी) के साथ कितनी बातचीत की थी। इस तरह उन्होंने संकलित जानकारी के सूक्ष्म, छिपे हुए पैटर्न को सफलतापूर्वक मापा।
आप क्वांटम लाभ कैसे दिखाते हैं?
दूसरे प्रयोग में सर्किट इतने जटिल थे कि शोधकर्ताओं का अनुमान था कि दुनिया के दूसरे सबसे तेज़ सुपर कंप्यूटर पर उनका अनुकरण करने में तीन साल से अधिक का समय लगेगा। विलो प्रोसेसर ने यही कार्य लगभग दो घंटे में पूरा कर लिया। इसमें कहा गया है, जबकि पहले पेपर में एक क्वांटम एल्गोरिथ्म का वर्णन किया गया था जो किसी भी ज्ञात शास्त्रीय कंप्यूटर की तुलना में पहेली को बहुत तेजी से हल करता है, शोधकर्ताओं ने गणितीय रूप से यह साबित नहीं किया है कि एक ही पहेली को जल्दी से हल करने के लिए एक नियमित कंप्यूटर के लिए कोई चतुर चाल मौजूद नहीं है। यह साबित करने के लिए नए शोध की आवश्यकता होगी कि समस्या सभी गैर-क्वांटम कंप्यूटरों के लिए स्थायी रूप से कठिन है।
इसी तरह, जबकि दूसरे पेपर में एक क्वांटम कंप्यूटर को एक जटिल समस्या को हल करते हुए दिखाया गया था, अगला कदम एक स्वतंत्र टीम के लिए भौतिकी या रसायन विज्ञान में वास्तविक अनसुलझी समस्या को हल करने के लिए उसी विधि का उपयोग करना होगा।
अंत में, जबकि दोनों अध्ययन एक निर्णायक कदम को चिह्नित करते हैं, उनके अनुप्रयोग काफी हद तक संभावित बने हुए हैं। ये अभी भी प्रयोगशाला-डिज़ाइन किए गए कार्य हैं जिनके आउटपुट अभी तक वैज्ञानिक खोजों में परिवर्तित नहीं हुए हैं। अगला चरण क्वांटम कंप्यूटिंग के अन्य हिस्सों में सुधार पर निर्भर करेगा, जिसमें त्रुटि सुधार और हजारों विश्वसनीय क्वांटम बिट्स को स्केल करना शामिल है। इनमें व्यापक रूप से कई वर्ष और लगने की उम्मीद है।
2019 में Google ने क्या दावा किया?
2019 के एक प्रयोग में, Google शोधकर्ताओं ने रैंडम सर्किट सैंपलिंग नामक समस्या को हल करने के प्रयास के लिए क्वांटम प्रणाली का उपयोग किया। यहां, इसके सिकामोर प्रोसेसर ने उत्तरों की एक सूची तैयार करते हुए एक यादृच्छिक कार्यक्रम चलाया, जिसमें यह अनुमान लगाने की चुनौती थी कि उनमें से कौन सा उत्तर सबसे अधिक बार दिखाई देगा। हालाँकि, यदि सभी उत्तरों का सांख्यिकीय वितरण सही दिखता है, तो शोधकर्ता यादृच्छिक सर्किट नमूने में एक भी उत्तर की जाँच नहीं कर सकते हैं। दूसरी ओर, नए परीक्षण द्वारा हल की गई समस्या वैज्ञानिक रूप से सार्थक भौतिक मात्रा से संबंधित है।
परिणाम को “सत्यापन योग्य” भी कहा गया क्योंकि एक ही समस्या को शास्त्रीय कंप्यूटर या किसी अन्य क्वांटम कंप्यूटर पर चलाया जा सकता है, और उत्तर का सत्यापन सांख्यिकीय पैटर्न पर निर्भर नहीं करता है। निष्कर्षों का एक संभावित प्रारंभिक अनुप्रयोग हैमिल्टनियन शिक्षण में है, जो सिम्युलेटेड परिणामों के साथ प्रयोगात्मक डेटा की तुलना करके भौतिक प्रणाली के अज्ञात मापदंडों का अनुमान लगाने की प्रक्रिया है। इस वर्ष के भौतिकी नोबेल पुरस्कार विजेताओं द्वारा विकसित वही सिद्धांत विलो जैसे प्रोसेसर को संभव बनाते हैं। पुरस्कार विजेताओं में से एक, मिशेल डेवोरेट, Google क्वांटम AI में क्वांटम हार्डवेयर के मुख्य वैज्ञानिक हैं। पुरस्कार विजेताओं पर आधारित नए अध्ययन एक अनुकूलन समस्या को हल करने और फिर क्वांटम सिस्टम में जानकारी कैसे फैलती है, इस पर नज़र रखने के लिए काम करते हैं।
प्रकाशित – 26 अक्टूबर, 2025 12:43 पूर्वाह्न IST