क्वांटम कॉम्प्युटींग (पुंज संगणक) —- भविष्यातील क्रांती
आजच्या युगात संगणक (computer) हा आपल्या जीवनाचा अविभाज्य भाग बनला आहे. संगणकाशिवाय आपल्या जीवनाची आपण कल्पनाही करू शकत नाही. परंतु सध्याच्या वापरात असलेल्या संगणकाच्या कार्यक्षमतेच्या काही मर्यादा स्पष्ट झाल्या आहेत. पुंज संगणन (Quantum computing) नावाच्या तंत्रज्ञानाच्या सहाय्याने आपण या मर्यादांवर मात करू शकतो.
हे तंत्रज्ञान पुंज भौतिकीच्या (Quantum physics) काही मूलभूत नियमांवर व संकल्पनांवर आधारलेले आहे. अशा प्रकारचे संशोधन पारंपारिक संगणनापेक्षा लाखोपट वेगवान, कार्यक्षम व कमी जागा वापरणारे आहे.
पारंपारिक व क्वांटम संगणकातील फरक –
पारंपारिक संगणक "बिट्स" चा वापर करतात, जे ० किंवा १ या दोन स्थितीमध्ये (binary operations) माहिती साठवतात. त्यामुळे एकावेळी एकच गणना होऊ शकते. या उलट क्वांटम संगणक 'क्यूबिट्स' वापरतात जे क्वांटम भौतिकीच्या नियमांमुळे, ० व १ किंवा एकाचवेळी दोन अवस्थांमध्येही ( स्थिती) राहू शकतात. यात्ता सुपरपोजिशन असे म्हणतात. क्यूबिट्स हे एकमेकांशी entanglement नावाच्या विशेष गुणधर्मामुळे जोडलेले असतात. याचा फायदा म्हणजे क्वांटम संगणक हे एकावेळी अनेक समस्या सोडवू शकतात. पारंपारिक संगणकांना अशा समस्या सोडवायला खूप जास्त वेळ लागला असता.
पारंपारिक संगणकात अर्धवाहक (semiconductor) पदार्थांच्या चिप्स वापरतात, ज् यावर ट्रान्झिस्टर इ. अनेक भागांची जोडणी करून माहितीची साठवणूक व प्रक्रिया (processing) बिट्सच्या स्वरूपात केल्या जातात.
तर क्वांटम संगणकात याच कार्यासाठी अणु किंवा इलेक्ट्रॉन, फोटॉन इ. कणांच्या वेगवेगळ्या ऊर्जा स्थितीचा (quantum states) वापर क्यू विट्सच्या स्वरुपात केला जातो.
यामुळे पारंपारिक संगणकापेक्षा क्वांटम संगणकाची कार्यक्षमता व वेग खूप वाढतो व त्याच प्रमाणे त्याचा आकार अतिशय छोटा होऊ शकतो.
क्वांटम कॉम्प्युटिंगचे उपयोग -
क्वांटम संगणकांमुळे वैयक्तिक औषधे तसेच नूतन औषध निर्मिती, नवीन मटेरियल्सचा विकास व शोध, आर्थिक प्रारुपांची निर्मिती, हवामान बदलाविषयीचे अंदाज, कृत्रिम बुद्धिमत्तेचा वापर, क्रिप्टोग्राफीच्या सहाय्याने सायबर सुरक्षा वगैरे अनेक क्षेत्रांमध्ये अफाट कार्यक्षमता वाढून क्रांती घडणार आहे.
आव्हाने ——-
क्वांटम संगणक विकसित करणे व चालू ठेवणे हे अतिशय आव्हानात्मक आहे. त्यातील काही खालीलप्रमाणे-
१) तापमानातील नको असलेले किंचित बदल (Noise) सुद्धा क्यू बिट्स मधे फरक घडवून संगणन चुकीच्या मार्गाने नेऊ शकतात. ते टाळण्यासाठी अति थंड तापमानात संगणक ठेवणे अत्यावश्यक आहे.
(२) क्यू बिट्सची संख्या मोठ्या प्रमाणात वाढवावी लागेल.
(3) क्यू बिट्स हे अणु/कणांच्या ऊर्जा स्थितीवर (quantum states) अवलंबून असल्यामुळे त्याचे अचूक प्रमाणीकरण करावे लागेल.
(४) क्वांटम संगणकासाठी अनुरूप असणारे software विकसित करावे लागेल व कुशल मनुष्यबळ निर्माण करावे लागेल.
(५) या सर्व गोष्टींसाठी लागणारा प्रचंड अर्थ-पुरवठा उपलब्ध करणे.
पुढील वाटचाल ——-
अनेक तांत्रिक आव्हानांवर मात करत आजमितीस अनेक नव्याने सुरु होणाऱ्या कंपन्या (start ups) व त्याचबरोबर IBM, Google अशा जुन्या-जाणत्या कंपन्या
वेगवेगळ्या पद्धतीने संशोधन करत आहेत, याचा परिपाक म् हणजे १२०० क्यू बिट्स पर्यंत क्षमता असणारे क्वांटम संगणक विकसित झाले आहेत. भारतामध्येही या तंत्रज्ञानावर संशोधन चालू आहे. IISER पुणे यात महत्वाची भूमिका बजावत आहे.
अजून बराच मोठा पल्ला गाठायचा आहे. संशोधन व विकासाची ही प्रक्रिया सतत चालूच राहील.
क्वांटम संगणकाचे तंत्रज्ञान मानवी जीवन पूर्णपणे बदलून टाकेल हे निर्विवाद आहे. आपण सगळे ह्या बदलांना कसे सामोरे जाऊ व मानवतेसाठी ह्याचा किती विधायक वापर करू, यावरच जगाचे भवितव्य अवलंबून असेल.
डॉ. प्रमिला लाहोटी