Quantum Computing Decade Milestone

क्वांटम कॉम्प्युटिंग : पुढील दशकातील तांत्रिक क्रांतीचा नवा टप्पा

गेल्या काही दशकांपासून क्वांटम कॉम्प्युटिंग (Quantum Computing) ही संकल्पना प्रामुख्याने सैद्धांतिक संशोधनापुरती मर्यादित होती. परंतु अलीकडील संशोधन अहवाल, विशेषतः Nature सारख्या प्रतिष्ठित वैज्ञानिक नियतकालिकांमध्ये प्रकाशित झालेल्या अभ्यासांनुसार, क्वांटम संगणकांच्या विकासात मोठी झेप घेतली जात आहे. एरर करेक्शन (Error Correction), स्थिरता (Stability) आणि हार्डवेअर अभियांत्रिकीतील सुधारणा यामुळे पुढील १० वर्षांत प्रत्यक्ष उपयोगात येणारे क्वांटम संगणक उपलब्ध होण्याची शक्यता व्यक्त केली जात आहे. त्यामुळे हा कालखंड “Quantum Computing Decade Milestone” म्हणून ओळखला जाऊ लागला आहे.

क्वांटम कॉम्प्युटिंग म्हणजे काय?

सामान्य संगणकांमध्ये माहिती “बिट” (Bit) स्वरूपात 0 किंवा 1 या दोन स्थितींमध्ये साठवली जाते. परंतु क्वांटम संगणक “क्यूबिट” (Qubit) या तत्त्वावर काम करतात. क्यूबिट एकाच वेळी 0 आणि 1 दोन्ही स्थितींमध्ये असू शकतो, ज्याला सुपरपोजिशन (Superposition) म्हणतात. तसेच क्वांटम एंटँगलमेंट (Entanglement) या गुणधर्मामुळे अनेक क्यूबिट एकमेकांशी जोडलेले राहतात आणि माहितीचे अत्यंत वेगाने प्रक्रिया करणारे नेटवर्क तयार होते. या दोन वैशिष्ट्यांमुळे क्वांटम संगणक पारंपरिक संगणकांच्या तुलनेत अत्यंत जटिल गणिती समस्या अल्प वेळात सोडवू शकतात.

एरर करेक्शनमधील मोठी प्रगती

क्वांटम संगणकांचा सर्वात मोठा अडथळा म्हणजे “क्वांटम एरर” (Quantum Error). क्यूबिट अत्यंत संवेदनशील असतात आणि बाह्य तापमान, कंपन किंवा विद्युत् हस्तक्षेपामुळे त्यांची स्थिती बदलू शकते. त्यामुळे अचूक गणना करणे अवघड होते. गेल्या काही वर्षांत संशोधकांनी क्वांटम एरर करेक्शन तंत्रज्ञानात मोठी प्रगती साधली आहे. नवीन कोडिंग पद्धती, स्थिर हार्डवेअर डिझाइन आणि मल्टी-क्यूबिट मॉनिटरिंग तंत्रामुळे क्यूबिटची अचूकता लक्षणीयरीत्या वाढली आहे.

Nature मध्ये प्रकाशित अहवालानुसार, एरर रेट सतत कमी होत असल्यामुळे “Fault-tolerant Quantum Computer” तयार करणे आता केवळ सैद्धांतिक कल्पना न राहता प्रत्यक्ष अभियांत्रिकी लक्ष्य बनले आहे. यामुळे मोठ्या प्रमाणावर व्यावसायिक वापराची शक्यता निर्माण झाली आहे.

स्थिरता आणि हार्डवेअर विकास

क्वांटम संगणक विकसित करण्यासाठी अत्यंत कमी तापमान आवश्यक असते. पूर्वी अशा परिस्थितीत क्यूबिट दीर्घकाळ स्थिर ठेवणे कठीण होते. मात्र सुपरकंडक्टिंग मटेरियल्स, आयन-ट्रॅप तंत्रज्ञान आणि फोटोनीक क्वांटम सिस्टीममध्ये झालेल्या सुधारणा यामुळे क्यूबिटची coherence time वाढली आहे. म्हणजेच क्यूबिट जास्त वेळ स्थिर राहू शकतात आणि अधिक मोठ्या प्रमाणावर गणना शक्य होते.

तसेच मोठ्या कंपन्यांनी मॉड्युलर क्वांटम चिप्स तयार करण्यास सुरुवात केली आहे. या चिप्स एकमेकांशी जोडून हजारो क्यूबिट असलेली प्रणाली तयार करणे भविष्यात शक्य होणार आहे. त्यामुळे क्वांटम संगणकांची स्केलेबिलिटी ही समस्या हळूहळू कमी होत आहे.

पुढील १० वर्षांत अपेक्षित बदल

तज्ज्ञांच्या मते, पुढील दशकात क्वांटम कॉम्प्युटिंग औषध संशोधन, सायबर सुरक्षा, हवामान अंदाज, ऊर्जा संशोधन आणि लॉजिस्टिक्स क्षेत्रांमध्ये मोठे परिवर्तन घडवू शकते. क्वांटम संगणक अणूंची रचना अचूकपणे सिम्युलेट करू शकतात, ज्यामुळे नवीन औषधे आणि लसींचा शोध जलदगतीने लागू शकतो. तसेच पारंपरिक एन्क्रिप्शन पद्धती क्वांटम संगणकांमुळे मोडल्या जाऊ शकतात, म्हणून Post-Quantum Cryptography विकसित करण्याचे संशोधन वेगाने सुरू आहे.

उद्योग क्षेत्रातील स्पर्धा

जगभरातील मोठ्या तंत्रज्ञान कंपन्या आणि संशोधन संस्था क्वांटम कॉम्प्युटिंगमध्ये मोठी गुंतवणूक करत आहेत. अमेरिका, चीन, युरोपियन देश आणि भारत देखील या क्षेत्रात संशोधन वाढवत आहेत. राष्ट्रीय सुरक्षेपासून ते आर्थिक विकासापर्यंत अनेक क्षेत्रांमध्ये क्वांटम तंत्रज्ञान निर्णायक ठरणार असल्यामुळे ही स्पर्धा अधिक तीव्र होत आहे.

भारतामध्ये देखील National Quantum Mission अंतर्गत संशोधन प्रयोगशाळा, क्वांटम नेटवर्किंग आणि क्वांटम सेन्सिंग प्रकल्प सुरू करण्यात आले आहेत. यामुळे भारतीय वैज्ञानिक आणि अभियंते जागतिक स्तरावर स्पर्धा करण्यास सक्षम होत आहेत.

अजूनही असलेली आव्हाने

जरी प्रगती वेगाने होत असली तरी काही महत्त्वाची आव्हाने अजूनही शिल्लक आहेत. मोठ्या प्रमाणावर क्यूबिट स्थिर ठेवणे, एरर करेक्शनची पूर्ण कार्यक्षम प्रणाली विकसित करणे, अत्यंत महागडे हार्डवेअर स्वस्त आणि व्यावसायिक वापरासाठी उपलब्ध करणे, आणि क्वांटम सॉफ्टवेअर विकसित करण्यासाठी कुशल मनुष्यबळ तयार करणे ही प्रमुख आव्हाने आहेत.

निष्कर्ष

क्वांटम कॉम्प्युटिंग ही केवळ भविष्यातील कल्पना नसून प्रत्यक्ष तांत्रिक वास्तव बनण्याच्या मार्गावर आहे. एरर करेक्शन, स्थिरता आणि अभियांत्रिकी डिझाइनमध्ये झालेली सततची प्रगती पाहता, पुढील १० वर्षांत व्यावहारिक क्वांटम संगणक उपलब्ध होण्याची शक्यता मोठ्या प्रमाणात वाढली आहे. त्यामुळे विज्ञान, औषध संशोधन, सायबर सुरक्षा आणि ऊर्जा क्षेत्रांमध्ये क्रांतिकारक बदल घडण्याची अपेक्षा आहे. पुढील दशक हे “Quantum Computing Decade” म्हणून इतिहासात नोंदले जाण्याची पूर्ण शक्यता आहे.