गुगलका वैज्ञानिक भन्छन्- क्वान्टम सिमुलेशनले आजको सुपरकम्प्युटरबाट असम्भव नयाँ आविस्कारहरु गर्न सक्छ

काठमाडौं ।

गुगलका वैज्ञानिकहरूले “क्वान्टम सिमुलेसन” को नयाँ विधि सार्वजनिक गरेका छन्, जसले कम्प्युटिङ क्षमतालाई प्रयोग गरी एक शक्तिशाली क्वान्टम प्रणालीको व्यवहार नक्कल गर्न सक्छ।

यो प्रविधिले पाँच वर्षभित्र सुपरकम्प्युटरलाई उछिन्न सक्ने क्वान्टम कम्प्युटरको विकास गर्न सक्छ र औषधि अनुसन्धान तथा ब्याट्री विकासमा ठूला प्रगति ल्याउन सक्छ भन्ने उनीहरूले दावी गरेका छन्।

क्वान्टम सिमुलेसन भनेको कम्प्युटरहरूले भौतिक प्रक्रिया र ठूला क्वान्टम प्रणाली, जस्तै जटिल अणुहरू, सिमुलेट गर्ने प्रक्रिया हो। मूल रूपमा, इन्जिनियरहरूले क्वान्टम भौतिकशास्त्रका प्रभावहरूले शासन गर्ने भौतिक प्रक्रियाहरूको नक्कल गर्छन्।

तर यो परम्परागत कम्प्युटरहरूसँग गर्न गाह्रो छ, किनभने प्रत्येक कणको अन्तर्क्रिया अर्को प्रत्येक कणसँग मोडल गर्नुपर्छ। उपपरमाण्विक कणहरू एकै समयमा धेरै अवस्थाहरूमा रहन सक्ने सम्भावना राख्छन् र एकअर्कासँग जडित हुन सक्छन्, जसले गर्दा यी गणनाहरूको जटिलता कणहरूको सङ्ख्या बढेसँगै तीव्र रूपमा बढ्ने लाइभसाइन्सले उल्लेख गरेको छ।

यसको सट्टा वैज्ञानिकहरू अब समस्याहरू समाधान गर्न क्वान्टम कम्प्युटरहरूको प्रयोग गरिरहेका छन्, किनभने तिनीहरूको व्यवहार पहिल्यै क्वान्टम भौतिकशास्त्रका नियमद्वारा सञ्चालन हुन्छ। यदि क्युबिटहरू सही तरिकाले जडित छन् भने, तिनीहरूले ठूला क्वान्टम प्रणालीहरूको नक्कल गर्न सक्छन्, जसका लागि प्रत्येक चरणको गणना अलग-अलग रूपमा गर्न आवश्यक हुँदैन।

यहीँ “क्वान्टम सिमुलेसन” प्रयोग गरिन्छ। क्वान्टम सिमुलेसन दुई प्रकारका हुन्छन्। डिजिटल सिमुलेसनले अनुसन्धानकर्ताहरूलाई विभिन्न क्युबिट जोडीहरू (दुई जडित क्युबिट) लाई अनुक्रमिक रूपमा जडान तथा विच्छेदन गर्दै क्वान्टम अवस्थाहरूको चयनात्मक रूपमा नियन्त्रण गर्न दिन्छ।

अर्कोतर्फ, एनालग सिमुलेसन धेरै छिटो हुन्छ। यसमा सम्पूर्ण प्रणालीभरि सबै क्युबिटहरू एकैपटक जडान गरिन्छ—तर क्युबिटहरू त्रुटिपूर्ण हुन सक्ने भएकाले, यसले सिमुलेसनको नतिजा बेठिक हुने जोखिम बढाउँछ।

फेब्रुअरी ५ मा ‘नेचर’ पत्रिकामा प्रकाशित एक अध्ययनमा उल्लेख गरिएको नयाँ विधिले यी दुवै विकल्पको फाइदा उठाउँदै डिजिटल र एनालग सिमुलेसनलाई एकसाथ प्रयोग गर्ने बहुपर्यायी प्रविधि अपनाएको छ।

सिमुलेसन सिद्धान्त

यो “हाइब्रिड” विधि डिजिटल सिमुलेसन तहबाट सुरु हुन्छ, जहाँ वैज्ञानिकहरूले प्रणालीको लचिलोपन प्रयोग गरेर प्रत्येक क्युबिट जोडीको सुरुआती क्वान्टम अवस्था तयार गर्छन्—र आवश्यक पर्ने सबैभन्दा उपयुक्त स्थिति चयन गर्छन्। त्यसपछि, यो प्रक्रिया एनालग सिमुलेसनमा परिणत हुन्छ, जसले वैज्ञानिकहरू अध्ययन गर्न चाहेको विशिष्ट क्वान्टम अवस्थाहरूमा विकास हुन सक्छ।

अन्त्यमा, प्रक्रिया फेरि डिजिटल सिमुलेसनमा फर्किन्छ, जसले क्वान्टम अवस्थाहरूलाई सूक्ष्म रूपमा समायोजन र विश्लेषण गरी अध्ययन गरिरहेको भौतिकशास्त्रका जटिल समस्याहरू समाधान गर्न मद्दत गर्छ।

नयाँ अनुसन्धानको अर्थ आगामी पाँच वर्षभित्र क्वान्टम कम्प्युटरहरू व्यावहारिक रूपमा परम्परागत सुपरकम्प्युटरहरूभन्दा सक्षम हुने सम्भावना छ। गुगल क्वान्टम एआईका संस्थापक तथा प्रमुख हार्टमुट नेभेनले इमेलमार्फत दिएका एक विज्ञप्तिमा यस्तो बताएका हुन्। यो समयसीमा फरक-फरक अनुमान गरिने भए पनि केही विशेषज्ञहरूले यसलाई २० वर्ष टाढा देख्छन् भने केहीका अनुसार यो केही वर्षमै सम्भव हुन सक्छ।

साइकामोर र हालै जारी गरिएको विलोजस्ता गुगलका क्वान्टम कम्प्युटिङ चिपहरू सबैभन्दा शक्तिशाली सुपरकम्प्युटरहरूभन्दा सक्षम छन् भन्ने वैज्ञानिकहरूले पहिल्यै प्रमाणित गरिसकेका छन् तर यो अहिलेसम्म केवल बेन्चमार्क परीक्षणमा मात्र प्रमाणित छ।

लाइभसाइन्सका अनुसार व्यावहारिक रूपमा सुपरकम्प्युटरलाई उछिन्नका लागि वैज्ञानिकहरूले अझै पनि क्यालिब्रेसन, नियन्त्रणको शुद्धता र हार्डवेयर सुधार गर्नुपर्ने बताएका छन्। साथै, तिनीहरूले त्यस्ता समस्याहरू पहिचान गर्नुपर्छ, जुन क्वान्टम सिमुलेसनले समाधान गर्न सक्छ तर परम्परागत कम्प्युटरहरूले गणना गर्न नसक्ने जटिलता राख्छ।

तर नयाँ हाइब्रिड अनुसन्धानले अहिलेका क्वान्टम कम्प्युटरहरूलाई संसारकै सबैभन्दा छिटो सुपरकम्प्युटरहरूको क्षमतामा सुधार गर्न मद्दत पुर्याइरहेको छ। यस प्रविधिको प्रयोग वैज्ञानिक खोजहरू गर्नसमेत भइरहेको छ, जसको प्रमाण गुगलका वैज्ञानिकहरूले आफ्नै परीक्षणमा देखाएका छन्।

उदाहरणका लागि, चुम्बकहरूको व्यवहार अध्ययन गर्दा, वैज्ञानिकहरूले चुम्बकलाई अत्यधिक न्यून तापक्रममा पुर्‍याउँदा त्यसको व्यवहार कस्तो हुन्छ र तातो भागबाट चिसो भागतर्फ ऊर्जा कसरी बग्छ भन्ने प्रश्नहरू अध्ययन गरे।

यस हाइब्रिड प्रविधिले कुनै पदार्थमा दोषहरू कहाँ उत्पन्न हुन्छन् भन्ने भविष्यवाणी गर्ने Kibble-Zurek Mechanism (KZM)’ नामक व्यापक रूपमा मान्य मोडेल पनि सधैं सही हुँदैन भन्ने देखाएको छ।

बरु नयाँ हाइब्रिड सिमुलेसनले पूर्ण रूपमा नयाँ भौतिकशास्त्र प्रकट गरेको छ। वैज्ञानिकहरूका अनुसार, यही प्रकारका नयाँ खोजहरू हाइब्रिड क्वान्टम सिमुलेसन प्रविधिले सम्भव बनाउनेछ।