प्रौद्योगिकी जगत में हलचल मचाने वाली एक ऐतिहासिक घोषणा में, Google ने अपनी नवीनतम क्वांटम कंप्यूटिंग चिप, "विलो " का अनावरण किया है। यह सफलता क्वांटम वर्चस्व की खोज में एक महत्वपूर्ण छलांग का प्रतिनिधित्व करती है और कंप्यूटिंग के परिदृश्य को फिर से आकार देने का वादा करती है जैसा कि हम जानते हैं। यह उन्नत चिप त्रुटि सुधार में एक सफलता को प्रदर्शित करती है, एक महत्वपूर्ण बाधा जिसने व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटरों के विकास में लंबे समय से बाधा डाली है। आइए गहराई से जानें कि विलो को क्या खास बनाता है और यह हमारे भविष्य के लिए क्या मायने रखता है।

विलो को समझना: इस क्वांटम छलांग की मूल बातें

विलो एक क्वांटम प्रोसेसर है जिसमें 105 क्यूबिट्स हैं - जो कि क्लासिकल कंप्यूटिंग बिट्स के क्वांटम समकक्ष हैं। लेकिन जो चीज इसे अलग बनाती है, वह सिर्फ़ क्यूबिट्स की संख्या नहीं है; यह क्वांटम ऑपरेशन में अभूतपूर्व 99.99% सटीकता दर है। इसे परिप्रेक्ष्य में रखने के लिए, पिछले क्वांटम कंप्यूटर त्रुटि दरों से जूझते थे जिससे निरंतर गणना करना चुनौतीपूर्ण हो जाता था।

विलो के महत्व को समझने के लिए, हमें शास्त्रीय कंप्यूटर और क्वांटम कंप्यूटर के बीच मूलभूत अंतर को समझना होगा। पारंपरिक कंप्यूटर बिट्स (0 और 1) में सूचना को प्रोसेस करते हैं, लेकिन क्वांटम कंप्यूटर ऐसे क्यूबिट का उपयोग करते हैं जो सुपरपोजिशन नामक घटना के माध्यम से एक साथ कई अवस्थाओं में मौजूद हो सकते हैं । कल्पना करें कि एक साथ कई जगहों पर मौजूद होना - यही वह है जो क्यूबिट सूचना के साथ कर सकते हैं। यह अनूठी विशेषता क्वांटम कंप्यूटर को एक साथ कई संभावनाओं का पता लगाने की अनुमति देती है, जो अविश्वसनीय रूप से जटिल समस्याओं को हल करने की क्षमता प्रदान करती है जो सबसे शक्तिशाली सुपरकंप्यूटर की पहुंच से भी परे हैं।

गूगल   के अनुसार , विलो ने एक कम्प्यूटेशनल समस्या को पांच मिनट से भी कम समय में हल कर दिया - अन्यथा इस कार्य को करने में दुनिया के सबसे तेज सुपरकंप्यूटरों को लगभग 10 सेप्टिलियन वर्ष लग जाते।

विलो के पीछे का तकनीकी चमत्कार

विलो की यात्रा 10 साल पहले एक उपयोगी, बड़े पैमाने के क्वांटम कंप्यूटर के निर्माण की दृष्टि से शुरू हुई थी जो क्वांटम यांत्रिकी का उपयोग कर सके। वर्षों के शोध और प्रयोगों के बाद, विलो की वास्तुकला कई सफल नवाचारों का प्रतिनिधित्व करती है:

1. घातांकीय त्रुटि सुधार

क्वांटम कंप्यूटिंग में सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक सार्थक गणना करने के लिए क्वांटम अवस्थाओं को लंबे समय तक बनाए रखना है। क्वांटम अवस्थाएँ अविश्वसनीय रूप से नाजुक होती हैं और थोड़े से पर्यावरणीय हस्तक्षेप से बाधित हो सकती हैं - एक समस्या जिसे डिकोहेरेंस के रूप में जाना जाता है। यदि आप त्रुटियों को पर्याप्त तेज़ी से ठीक नहीं कर सकते हैं, तो वे आपके कम्प्यूटेशन को पूरा होने से पहले ही बर्बाद कर देती हैं। विलो एक परिष्कृत त्रुटि सुधार प्रणाली के माध्यम से इसका समाधान करता है जो वास्तविक समय में त्रुटियों का पता लगा सकता है और उन्हें ठीक कर सकता है , जिससे पहले से कहीं अधिक समय तक क्वांटम सुसंगतता बनी रहती है। इस प्रकार, विलो को वास्तविक समय त्रुटि सुधार के पहले सम्मोहक उदाहरणों में से एक के रूप में संदर्भित किया गया है।

2. स्केलिंग से त्रुटियाँ कम हुईं

विलो की एक प्रमुख विशेषता यह है कि क्यूबिट की संख्या बढ़ने पर यह त्रुटियों को काफी हद तक कम कर सकता है। यह एक महत्वपूर्ण सफलता है, क्योंकि पिछले क्वांटम प्रोसेसर में अक्सर क्यूबिट की संख्या के साथ त्रुटि दर में वृद्धि देखी गई थी।

गूगल का दावा है कि उसने भौतिक क्यूबिट्स की लगातार बड़ी सरणी का परीक्षण किया है, जो 3x3 एनकोडेड क्यूबिट्स के ग्रिड से लेकर 5x5 के ग्रिड से लेकर 7x7 के ग्रिड तक का है - और हर बार, क्वांटम त्रुटि सुधार में अपनी नवीनतम प्रगति का उपयोग करते हुए, उन्होंने कहा है कि वे त्रुटि दर को आधे में कम करने में सक्षम थे। इस अवधारणा को क्षेत्र में " थ्रेशोल्ड से नीचे " के रूप में जाना जाता है।

3. क्वांटम गेट ऑपरेशन

चिप अगली पीढ़ी के क्वांटम गेट ऑपरेशन का उपयोग करती है जो स्थिरता बनाए रखते हुए अधिक जटिल गणनाओं की अनुमति देता है। ये गेट क्वांटम सर्किट के निर्माण खंड हैं, ठीक उसी तरह जैसे शास्त्रीय कंप्यूटरों में लॉजिक गेट काम करते हैं। विलो के गेट संचालन के लिए कम समय की आवश्यकता होने पर उच्च निष्ठा (सटीकता) प्राप्त करते हैं, जो व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए एक महत्वपूर्ण प्रगति है।

4. तापमान नियंत्रण

क्वांटम कंप्यूटर को आम तौर पर परम शून्य (-273.15 डिग्री सेल्सियस) के करीब तापमान पर काम करने की आवश्यकता होती है। विलो में अभिनव शीतलन प्रणाली शामिल है जो इन चरम तापमानों को अधिक कुशलता से बनाए रखती है, जिससे सिस्टम वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए अधिक व्यावहारिक हो जाता है।

वास्तविक दुनिया में अनुप्रयोग और प्रभाव

विलो क्वांटम चिप की क्षमताओं के निहितार्थ दूरगामी हैं:

• दवा की खोज और चिकित्सा अनुसंधान : विलो की आणविक अंतःक्रियाओं का अनुकरण करने की क्षमता दवा की खोज में क्रांतिकारी बदलाव ला सकती है। वर्तमान में प्रयोगशाला परीक्षण में वर्षों का समय लगता है, लेकिन अब इसे महीनों या हफ़्तों में पूरा किया जा सकता है। चिप जटिल प्रोटीन फोल्डिंग और रासायनिक प्रतिक्रियाओं का मॉडल बना सकती है, जिससे संभावित रूप से नई दवाओं और उपचारों के विकास में तेज़ी आ सकती है।

• जलवायु मॉडलिंग : जलवायु परिवर्तन जटिल कम्प्यूटेशनल चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है, जिनसे पारम्परिक कंप्यूटर जूझते हैं। विलो की क्वांटम क्षमताएँ जलवायु डेटा और चरों की विशाल मात्रा को एक साथ संसाधित कर सकती हैं, जिससे अधिक सटीक जलवायु मॉडल और चरम मौसम की घटनाओं की बेहतर भविष्यवाणी हो सकती है।

• वित्तीय मॉडलिंग : पोर्टफोलियो प्रबंधन और जोखिम मूल्यांकन को अनुकूलित करने की विलो की क्षमता से वित्तीय क्षेत्र को लाभ होगा। जटिल वित्तीय गणनाएँ जिन्हें करने में पारंपरिक कंप्यूटर को कई दिन लगते हैं, उन्हें कुछ घंटों में पूरा किया जा सकता है, जिससे अधिक परिष्कृत निवेश रणनीतियाँ और जोखिम विश्लेषण संभव हो सकेगा।

• पदार्थ विज्ञान : क्वांटम कंप्यूटर क्वांटम यांत्रिक प्रणालियों का अनुकरण करने में उत्कृष्ट हैं। यह विलो को पदार्थ विज्ञान के लिए विशेष रूप से मूल्यवान बनाता है, जो संभावित रूप से बैटरी, सौर सेल और सुपरकंडक्टर के लिए नई सामग्रियों की खोज की ओर ले जाता है।

• एआई उन्नति: क्वांटम कंप्यूटिंग कृत्रिम बुद्धिमत्ता में नई सीमाओं को खोल सकती है, जिससे अधिक शक्तिशाली और कुशल मशीन लर्निंग एल्गोरिदम का विकास संभव हो सकेगा।

चुनौतियाँ और भविष्य की संभावनाएँ

अपनी अभूतपूर्व क्षमताओं के बावजूद, विलो को कई चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है:

• मापनीयता : जबकि 105 क्यूबिट एक महत्वपूर्ण उपलब्धि का प्रतिनिधित्व करते हैं, कुछ सबसे महत्वाकांक्षी क्वांटम कंप्यूटिंग अनुप्रयोगों के लिए इससे कहीं अधिक की आवश्यकता हो सकती है। Google पहले से ही उच्च सटीकता दर को बनाए रखते हुए प्रौद्योगिकी को बढ़ाने पर काम कर रहा है।

• लागत और पहुंच : वर्तमान में क्वांटम कंप्यूटर का निर्माण और संचालन बेहद महंगा है। इस तकनीक को अधिक सुलभ और लागत प्रभावी बनाना एक महत्वपूर्ण चुनौती बनी हुई है।

• व्यावहारिक कार्यान्वयन : मौजूदा शास्त्रीय कंप्यूटिंग बुनियादी ढांचे के साथ क्वांटम कंप्यूटिंग को एकीकृत करने के लिए डेवलपर्स और शोधकर्ताओं के लिए नए सॉफ्टवेयर विकास दृष्टिकोण और प्रशिक्षण की आवश्यकता होती है।

आगे का रास्ता

विलो का Google द्वारा किया गया विकास सिर्फ़ एक तकनीकी उपलब्धि से कहीं ज़्यादा है; यह कंप्यूटिंग के भविष्य की एक झलक है। स्केलेबिलिटी और फॉल्ट टॉलरेंस पर Google का ध्यान क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए व्यापक दृष्टिकोण को भी दर्शाता है। विलो बड़े, ज़्यादा फॉल्ट-टॉलरेंट क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए एक आशाजनक प्रोटोटाइप है। अगला कदम आज के क्वांटम चिप्स पर पहला "उपयोगी, पारंपारिक" कंप्यूटेशन देखना है जो वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग के लिए प्रासंगिक है। जैसे-जैसे तकनीक परिपक्व होती है, हम यह देखने की उम्मीद कर सकते हैं:

• अधिक हाइब्रिड शास्त्रीय-क्वांटम कंप्यूटिंग समाधान
• क्वांटम-विशिष्ट प्रोग्रामिंग भाषाओं और उपकरणों का विकास
• क्वांटम कंप्यूटिंग शिक्षा और प्रशिक्षण पर अधिक ध्यान
• नए उद्योगों और अनुप्रयोगों का उदय जिनकी हमने अभी तक कल्पना नहीं की थी

निष्कर्ष

गूगल की विलो क्वांटम चिप क्वांटम कंप्यूटिंग के विकास में एक महत्वपूर्ण क्षण है । हालांकि हम अभी भी इस तकनीक के शुरुआती चरण में हैं, लेकिन इसके संभावित अनुप्रयोग और निहितार्थ चौंका देने वाले हैं। जैसे-जैसे गूगल इस तकनीक को परिष्कृत और विकसित करना जारी रखता है, हम एक नए कंप्यूटिंग युग की शुरुआत देख रहे हैं जो मानवता की कुछ सबसे बड़ी चुनौतियों को हल करने के हमारे तरीके को मौलिक रूप से बदल सकता है।

सिद्धांत से लेकर व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटिंग तक का सफ़र लंबा रहा है, लेकिन विलो के साथ, हम ठोस प्रगति देख रहे हैं जो बताती है कि क्वांटम भविष्य न केवल संभव है - यह हमारी कल्पना से भी ज़्यादा तेज़ी से आ रहा है। जैसा कि हम इस नई तकनीकी सीमा के कगार पर खड़े हैं, एक बात स्पष्ट है: क्वांटम क्रांति अब आने वाली नहीं है - यह पहले से ही यहाँ है।

संदर्भ

https://blog.google/technology/research/google-willow-quantum-chip/

https://thequantuminsider.com/2024/12/16/googles-quantum-chip-sparks-debate-on-multivers-theory/

https://www.cnbc.com/2024/12/22/what-google-quantum-chip-breakthrow-means-for-bitcoins-future.html

https://www.newscientist.com/article/2459318-is-googles-new-willow-quantum-computer-really- such-a-big-deal/