काठमाडौं ।
वैज्ञानिकहरूले पहिलो पटक संसारमै अनौठो क्वान्टम कम्प्युटिङ प्रक्रिया प्रदर्शन गरेका छन् जसले सुपरकम्प्युटरभन्दा धेरै शक्तिशाली त्रुटिरहित मेसिनहरूको बाटो खोल्न सक्छ।
“म्याजिक स्टेट डिस्टिलेसन” भनिने यो प्रक्रिया पहिलोपटक २० वर्षअघि प्रस्ताव गरिएको थियो, तर यसलाई तर्कसंगत क्युबिटहरूमा प्रयोग गर्न वैज्ञानिकहरू अहिलेसम्म असफल हुँदै आएका थिए। क्वान्टम कम्प्युटरको पूर्ण सम्भावना उपयोग गर्नका लागि आवश्यक उच्च गुणस्तरका स्रोतहरू उत्पादन गर्न यो प्रक्रिया अत्यावश्यक मानिन्छ।
म्याजिक स्टेट भन्नाले पूर्वतयारी गरिएको क्वान्टम अवस्थाहरूलाई जनाइन्छ, जसलाई सबैभन्दा जटिल क्वान्टम एल्गोरिदमहरूले स्रोतका रूपमा प्रयोग गर्छन्। यी स्रोतहरू बिना क्वान्टम कम्प्युटरहरूले क्वान्टम भौतिकशास्त्रका अनौठा नियमहरू प्रयोग गरी समानान्तर रूपमा सूचना प्रशोधन गर्न सक्दैनन्।
लाइभसाइन्सका अनुसार म्याजिक स्टेट डिस्टिलेसन भन्नाले उच्च गुणस्तरका म्याजिक स्टेटहरू छान्ने र “शुद्ध” पार्ने प्रक्रिया हो, ताकि तिनीहरू जटिल क्वान्टम एल्गोरिदममा प्रयोग गर्न सकियोस्।
यो प्रक्रिया हालसम्म सामान्य, त्रुटिपूर्ण भौतिक क्युबिटहरूमा मात्र सम्भव भएको थियो, तर्कसंगत क्युबिटहरूमा होइन — जुन त्यस्ता भौतिक क्युबिटहरूको समूह हो जसले एउटै डाटा साझा गर्छन् र त्रुटि पत्ता लगाउने तथा सच्याउने कार्य गर्छन्।
तर्कसंगत क्युबिटहरूमा म्याजिक स्टेट डिस्टिलेसन सम्भव नभएकाले, यस्ता क्युबिटहरू प्रयोग गर्ने क्वान्टम कम्प्युटरहरू परम्परागत मेसिनभन्दा छिटो हुने सम्भावनाबाट वञ्चित थिए।
तर अब, क्यूएरा कम्पनीका वैज्ञानिकहरूले तर्कसंगत क्युबिटहरूमा म्याजिक स्टेट डिस्टिलेसन प्रयोगमा सफल भएको बताएका छन्। उनीहरूले आफ्ना निष्कर्षहरू जुलाई १४ मा नेचर जर्नलमा प्रकाशित नयाँ अध्ययनमा सार्वजनिक गरेका हुन्।
“म्याजिक स्टेट डिस्टिलेसन बिना क्वान्टम कम्प्युटरहरूले आफ्नो सम्भावना पुरा गर्न सक्दैनन्। यो अनिवार्य चरण हो,” क्यूएराका प्रमुख व्यापार अधिकृत युभाल बोगरले भने। बोगर भने उक्त अनुसन्धानमा प्रत्यक्ष संलग्न थिएनन्।
त्रुटिरहित क्वान्टम कम्प्युटिङको यात्रा
क्वान्टम कम्प्युटरहरूले क्युबिटलाई निर्माण खण्डको रूपमा प्रयोग गर्छन् र क्वान्टम तर्क — जसले क्वान्टम जानकारी कसरी प्रशोधन हुन्छ भन्ने नियम र प्रक्रिया निर्धारण गर्छ — अनुसार एल्गोरिदम चलाउँछन्। तर चुनौती भनेको तीव्र र जटिल एल्गोरिदमहरू त्रुटि नआउने गरी सञ्चालन गर्नु हो।
समस्या के हो भने भौतिक क्युबिटहरू स्वाभाविक रूपमा “नोइजी” हुन्छन्, जसले गर्दा तापक्रमको परिवर्तन र विद्युत चुम्बकीय विकिरण जस्ता कुराले गणना बिगार्छन्। त्यसैले धेरै अनुसन्धान क्वान्टम त्रुटि सुधारमा केन्द्रित हुँदै आएको लाइभसाइन्सले उल्लेख गरेको छ।
भौतिक क्युबिटमा त्रुटि दर १ हजारमा १ हुने गर्दछ, भने सामान्य बिटहरूमा त्यो दर १ मिलियन मिलियनमा १ मात्र हुन्छ। त्रुटि न्यूनीकरणले गणना रोकिँदैन र गणनालाई तीव्र गतिमा सम्पन्न गर्न सकिन्छ। यही ठाउँमा तर्कसंगत क्युबिटहरूको भूमिका महत्वपूर्ण हुन्छ।
“क्वान्टम कम्प्युटर उपयोगी हुनका लागि, तिनीहरूले लामो र जटिल गणना सञ्चालन गर्न सक्नुपर्छ। यदि त्रुटि दर धेरै भयो भने त्यो गणना चाँडै बेकार बन्छ,” अध्ययनका प्रमुख लेखक र क्यूएराका उपाध्यक्ष सर्जियो कान्टुले भने। “त्रुटि सुधारको सम्पूर्ण उद्देश्य नै त्रुटि दर घटाएर सुरक्षित रूपमा लाखौं गणना गर्न सक्ने बनाउनु हो।”
तर्कसंगत क्युबिटहरू परस्पर जडित भौतिक क्युबिटहरूको समूह हुन्, जसले एउटै सूचना साझा गर्छन् र पुनरावृत्तिको सिद्धान्तमा आधारित हुन्छन्। यदि तिनमा भएका एक वा बढी भौतिक क्युबिटहरू विफल भए पनि, सूचनाको प्रतिलिपि अन्यत्र हुने भएकाले गणना अवरुद्ध हुँदैन।
तर वैज्ञानिकहरू भन्छन्, तर्कसंगत क्युबिटहरू अत्यन्त सीमित छन्, किनकि तिनीहरूमा प्रयोग गरिने त्रुटि सुधार कोडहरूले केवल “क्लिफोर्ड गेट्स” भन्ने आधारभूत क्वान्टम क्रियाहरू मात्र सञ्चालन गर्न सक्छन्। यी क्रियाहरू क्वान्टम सर्किटको आधार हुन्, तर यति सामान्य छन् कि तिनलाई कुनै पनि सुपरकम्प्युटरले सजिलै सिमुलेट गर्न सक्छ।
वास्तविक समानान्तर प्रोसेसिङ गर्न र “नन-क्लिफोर्ड गेट्स” सञ्चालन गर्न वैज्ञानिकहरूले उच्च गुणस्तरका म्याजिक स्टेटहरू प्रयोग गर्नुपर्ने हुन्छ। तर यस्ता म्याजिक स्टेटहरू उत्पादन गर्नु अत्यन्त स्रोत-खपतिलो र महँगो प्रक्रिया हो, र हालसम्म तर्कसंगत क्युबिटहरूमा यसको प्राप्ति असम्भवजस्तै रहेको थियो।
सारमा भन्ने हो भने, केवल भौतिक क्युबिटहरूमा म्याजिक स्टेट डिस्टिलेसन गर्ने हो भने, क्वान्टम एड्भान्टेज (सुपरकम्प्युटरभन्दा अगाडि पुग्ने अवस्था) प्राप्त गर्न सकिँदैन। त्यसका लागि तर्कसंगत क्युबिटहरूमा प्रत्यक्ष रूपमा म्याजिक स्टेट डिस्टिलेसन गर्न आवश्यक छ।
म्याजिक स्टेटहरूले सुपरकम्प्युटिङ क्षमताभन्दा अगाडि जाने बाटो खोल्दछ
“म्याजिक स्टेटहरूले हामीले गर्न सक्ने क्रियाहरूको संख्या र प्रकारलाई विस्तार गर्न मद्दत गर्छ। व्यावहारिक रूपमा मूल्यवान हुने कुनै पनि क्वान्टम एल्गोरिदममा म्याजिक स्टेट आवश्यक पर्छ,” सर्जियो कान्टुले भने।
भौतिक क्युबिटहरूमा म्याजिक स्टेट उत्पादन गर्दा गुणस्तर फरक–फरक हुने गर्छ — केही कम गुणस्तरका हुन्छन्, केही उच्च — र तिनीहरूलाई शुद्ध पार्न आवश्यक पर्छ। त्यसपछि मात्र ती शक्तिशाली प्रोग्राम र क्वान्टम एल्गोरिदमहरूका लागि इन्धन बन्न सक्छन्।
प्रकाशित: ३ श्रावण २०८२, शनिबार
