কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ে সাফল্যের সিরিজ
একটি সাধারণ কম্পিউটার, যাকে এখন একটি ধ্রুপদী বা ঐতিহ্যবাহী কম্পিউটার হিসাবে উল্লেখ করা হয় 0 এবং 1s (শূন্য এবং এক) এর মৌলিক ধারণার উপর কাজ করে। আমরা যখন জিজ্ঞাসা কম্পিউটার আমাদের জন্য একটি কাজ করতে, উদাহরণস্বরূপ একটি গাণিতিক গণনা বা অ্যাপয়েন্টমেন্টের বুকিং বা দৈনন্দিন জীবনের সাথে সম্পর্কিত কিছু, প্রদত্ত মুহুর্তে এই কাজটি 0 এবং 1s এর একটি স্ট্রিংয়ে রূপান্তরিত (বা অনুবাদ করা হয়) (যাকে তখন বলা হয় ইনপুট), এই ইনপুটটি একটি অ্যালগরিদম দ্বারা প্রক্রিয়া করা হয় (কম্পিউটারে একটি কাজ সম্পূর্ণ করার জন্য অনুসরণ করা নিয়মগুলির একটি সেট হিসাবে সংজ্ঞায়িত)। এই প্রক্রিয়াকরণের পরে, 0s এবং 1s-এর একটি নতুন স্ট্রিং ফেরত দেওয়া হয় (যাকে আউটপুট বলা হয়), এবং এটি প্রত্যাশিত ফলাফলের জন্য এনকোড করে এবং ব্যবহারকারী কম্পিউটারকে যা করতে চায় তার "উত্তর" হিসাবে সহজ ব্যবহারকারী-বান্ধব তথ্যে অনুবাদ করা হয়। . এটি আকর্ষণীয় যে অ্যালগরিদমটি যতই স্মার্ট বা চতুরই হোক না কেন এবং কাজের অসুবিধার স্তর যাই হোক না কেন, একটি কম্পিউটার অ্যালগরিদম শুধুমাত্র এই একটি কাজ করে – বিটগুলির স্ট্রিং ম্যানিপুলেট করা – যেখানে প্রতিটি বিট হয় 0 বা 1। ম্যানিপুলেশন কম্পিউটারে ঘটে (সফ্টওয়্যার শেষে) এবং মেশিন স্তরে এটি বৈদ্যুতিক সার্কিট (কম্পিউটার মাদারবোর্ডে) দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়। হার্ডওয়্যার পরিভাষায় যখন কারেন্ট এই বৈদ্যুতিক সার্কিটের মধ্য দিয়ে যায়, তখন তা বন্ধ থাকে এবং কারেন্ট না থাকলে খোলা থাকে।
ক্লাসিক্যাল বনাম কোয়ান্টাম কম্পিউটার
অতএব, ধ্রুপদী কম্পিউটারে, বিট হল তথ্যের একক অংশ যা দুটি সম্ভাব্য অবস্থায় থাকতে পারে - 0 বা 1। যাইহোক, যদি আমরা কথা বলি পরিমাণ কম্পিউটার, তারা সাধারণত কোয়ান্টাম বিট ব্যবহার করে (যাকে 'কুবিট'ও বলা হয়)। এগুলি দুটি অবস্থা সহ কোয়ান্টাম সিস্টেম, তবে, সাধারণ বিটের বিপরীতে (0 বা 1 হিসাবে সংরক্ষিত), qubits অনেক বেশি তথ্য সঞ্চয় করতে পারে এবং এই মানগুলির যে কোনও অনুমানে বিদ্যমান থাকতে পারে। আরও ভালভাবে ব্যাখ্যা করার জন্য, একটি কিউবিটকে একটি কাল্পনিক গোলক হিসাবে ভাবা যেতে পারে, যেখানে কিউবিট গোলকের যে কোনও বিন্দু হতে পারে। এটা বলা যেতে পারে যে কোয়ান্টাম কম্পিউটিং যে কোনো সময়ে একাধিক অবস্থায় থাকা সাবটমিক কণার ক্ষমতার সুবিধা নেয় এবং এখনও পারস্পরিকভাবে একচেটিয়া থাকে। অন্যদিকে, একটি ধ্রুপদী বিট শুধুমাত্র দুটি অবস্থায় থাকতে পারে - উদাহরণ গোলকের দুটি মেরু শেষে। সাধারণ জীবনে আমরা এই 'সুপারপজিশন' দেখতে পারি না কারণ একবার একটি সিস্টেমকে সম্পূর্ণরূপে দেখা হলে, এই সুপারপজিশনগুলি অদৃশ্য হয়ে যায় এবং এই কারণেই এই ধরনের সুপারপজিশনগুলির বোঝা অস্পষ্ট।
কম্পিউটারের জন্য এর অর্থ হল যে কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি কিউবিট ব্যবহার করে একটি ধ্রুপদী কম্পিউটারের চেয়ে কম শক্তি ব্যবহার করে বিপুল পরিমাণ তথ্য সঞ্চয় করতে পারে এবং এইভাবে একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারে অপারেশন বা গণনা তুলনামূলকভাবে অনেক দ্রুত করা যেতে পারে। সুতরাং, একটি ধ্রুপদী কম্পিউটার একটি 0 বা 1 নিতে পারে, এই কম্পিউটারে দুটি বিট চারটি সম্ভাব্য অবস্থায় থাকতে পারে (00, 01, 10 বা 11), তবে যে কোনো সময়ে শুধুমাত্র একটি রাষ্ট্রকে উপস্থাপন করা হয়। অন্যদিকে, একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার সুপারপজিশনে থাকতে পারে এমন কণাগুলির সাথে কাজ করে, দুটি কিউবিটকে একই সময়ে ঠিক একই চারটি অবস্থার প্রতিনিধিত্ব করতে দেয় কারণ সুপারপজিশনের বৈশিষ্ট্য কম্পিউটারগুলিকে 'বাইনারী সীমাবদ্ধতা' থেকে মুক্ত করে। এটি একই সাথে চলা চারটি কম্পিউটারের সমতুল্য হতে পারে এবং যদি আমরা এই কিউবিটগুলি যোগ করি তবে কোয়ান্টাম কম্পিউটারের শক্তি দ্রুতগতিতে বৃদ্ধি পায়। কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের 'কোয়ান্টাম এনট্যাঙ্গলমেন্ট' নামক আরেকটি সম্পত্তির সুবিধা গ্রহণ করে, যা আলবার্ট আইনস্টাইন দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে, এনট্যাঙ্গলমেন্ট হল এমন একটি সম্পত্তি যা কোয়ান্টাম কণাকে তাদের অবস্থান নির্বিশেষে সংযোগ করতে এবং যোগাযোগ করতে দেয়। বিশ্ব যাতে একটির অবস্থার পরিবর্তন তাৎক্ষণিকভাবে অন্যটিকে প্রভাবিত করতে পারে। 'সুপারপজিশন' এবং 'এনট্যাঙ্গলমেন্ট' এর দ্বৈত ক্ষমতা নীতিগতভাবে বেশ শক্তিশালী। অতএব, ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারের তুলনায় কোয়ান্টাম কম্পিউটার যা অর্জন করতে পারে তা অকল্পনীয়। এই সব খুব উত্তেজনাপূর্ণ এবং সহজবোধ্য শোনাচ্ছে, যাইহোক, এই দৃশ্যে সমস্যা আছে. একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার, যদি তার ইনপুট হিসাবে qubits (সুপারপোজড বিট) নেয়, তবে এর আউটপুটও একইভাবে কোয়ান্টাম অবস্থায় থাকবে অর্থাৎ সুপারপোজড বিটযুক্ত একটি আউটপুট যা এটি কোন অবস্থায় আছে তার উপর নির্ভর করে পরিবর্তন হতে পারে। এই ধরনের আউটপুট হয় না এটি সত্যিই আমাদের সমস্ত তথ্য গ্রহণ করার অনুমতি দেয় এবং তাই কোয়ান্টাম কম্পিউটিং শিল্পের সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জ হল এই কোয়ান্টাম আউটপুট থেকে যতটা তথ্য লাভের উপায় খুঁজে বের করা।
কোয়ান্টাম কম্পিউটার এখানে থাকবে!
কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিকে শক্তিশালী মেশিন হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে, কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মূলনীতির উপর ভিত্তি করে যা তথ্য প্রক্রিয়াকরণের জন্য সম্পূর্ণ নতুন পদ্ধতি গ্রহণ করে। তারা প্রকৃতির জটিল নিয়মগুলি অন্বেষণ করতে চায় যা সর্বদা বিদ্যমান কিন্তু সাধারণত লুকিয়ে থাকে। যদি এই ধরনের প্রাকৃতিক ঘটনা অন্বেষণ করা যায়, কোয়ান্টাম কম্পিউটিং তথ্য প্রক্রিয়াকরণের জন্য নতুন ধরনের অ্যালগরিদম চালাতে পারে এবং এটি পদার্থ বিজ্ঞান, ওষুধ আবিষ্কার, রোবোটিক্স এবং কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তায় উদ্ভাবনী সাফল্যের দিকে নিয়ে যেতে পারে। কোয়ান্টাম কম্পিউটারের ধারণাটি 1982 সালে আমেরিকান তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানী রিচার্ড ফাইনম্যান প্রস্তাব করেছিলেন। এবং আজ, প্রযুক্তি সংস্থাগুলি (যেমন আইবিএম, মাইক্রোসফ্ট, গুগল, ইন্টেল) এবং একাডেমিক প্রতিষ্ঠানগুলি (যেমন এমআইটি, এবং প্রিন্সটন ইউনিভার্সিটি) কোয়ান্টাম নিয়ে কাজ করছে। একটি মূলধারার কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরি করতে কম্পিউটার প্রোটোটাইপ। ইন্টারন্যাশনাল বিজনেস মেশিন কর্পোরেশন (আইবিএম) সম্প্রতি বলেছে যে এর বিজ্ঞানীরা একটি শক্তিশালী কোয়ান্টাম কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্ম তৈরি করেছেন এবং এটি অ্যাক্সেসের জন্য উপলব্ধ করা যেতে পারে তবে মন্তব্য করুন যে বেশিরভাগ কাজ সম্পাদনের জন্য এটি যথেষ্ট নয়। তারা বলে যে একটি 50-কুবিট প্রোটোটাইপ যা বর্তমানে তৈরি করা হচ্ছে অনেক সমস্যার সমাধান করতে পারে যা ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারগুলি আজ করে এবং ভবিষ্যতে 50-100 কিউবিট কম্পিউটারগুলি মূলত শূন্যস্থান পূরণ করবে অর্থাৎ মাত্র কয়েকশ কিউবিট সহ একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার সক্ষম হবে। পরিচিত পরমাণু আছে তুলনায় একযোগে আরো গণনা সঞ্চালন বিশ্ব. বাস্তবসম্মতভাবে বলতে গেলে, যেখানে একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার কঠিন কাজে একটি ধ্রুপদী কম্পিউটারকে ছাড়িয়ে যেতে পারে সেই পথটি অসুবিধা এবং চ্যালেঞ্জে ভরা। সম্প্রতি ইন্টেল ঘোষণা করেছে যে কোম্পানির নতুন 49-কুবিট কোয়ান্টাম কম্পিউটার এই "কোয়ান্টাম শ্রেষ্ঠত্ব" এর দিকে একটি পদক্ষেপের প্রতিনিধিত্ব করেছে, যে কোম্পানি মাত্র 17 মাস আগে একটি 2-বিট কিউবিট সিস্টেম প্রদর্শন করেছিল তার জন্য একটি বড় অগ্রগতি। তাদের অগ্রাধিকার হল প্রকল্পটি সম্প্রসারণ করা, এই বোঝার উপর ভিত্তি করে যে কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির মূল চাবিকাঠি হল qubits সংখ্যা বাড়ানো যা বাস্তব-বিশ্বের ফলাফল প্রদান করতে পারে।
কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির জন্য উপাদান হল চাবিকাঠি
উপাদান সিলিকন কয়েক দশক ধরে কম্পিউটিং এর একটি অবিচ্ছেদ্য অংশ কারণ এর ক্ষমতার মূল সেট এটিকে সাধারণ (বা ক্লাসিক্যাল) কম্পিউটিংয়ের জন্য উপযুক্ত করে তোলে। যাইহোক, যতদূর কোয়ান্টাম কম্পিউটিং সম্পর্কিত, সিলিকন-ভিত্তিক সমাধানগুলি প্রধানত দুটি কারণে গৃহীত হয়নি, প্রথমত সিলিকনে উৎপাদিত কিউবিটগুলি নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন এবং দ্বিতীয়ত, এটি এখনও স্পষ্ট নয় যে সিলিকন কিউবিটগুলি স্কেল করতে পারে কিনা। সমাধান একটি বড় অগ্রগতিতে ইন্টেল খুব সম্প্রতি উন্নত হয়েছে1 একটি নতুন ধরনের কিউবিট যা 'স্পিন কিউবিট' নামে পরিচিত যা প্রচলিত সিলিকনে উত্পাদিত হয়। স্পিন কিউবিটগুলি সেমিকন্ডাক্টর ইলেকট্রনিক্সের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সাদৃশ্যপূর্ণ এবং তারা একটি সিলিকন ডিভাইসে একটি একক ইলেকট্রনের স্পিন ব্যবহার করে এবং ক্ষুদ্র, মাইক্রোওয়েভ ডালগুলির সাথে চলাচল নিয়ন্ত্রণ করে তাদের কোয়ান্টাম শক্তি সরবরাহ করে। দুটি প্রধান সুবিধা যা ইন্টেলকে এই দিকে নিয়ে গেছে তা হল, প্রথমত ইন্টেল একটি কোম্পানি হিসাবে ইতিমধ্যেই সিলিকন শিল্পে প্রচুর বিনিয়োগ করেছে এবং এইভাবে সিলিকনে সঠিক দক্ষতা রয়েছে। দ্বিতীয়ত, সিলিকন কিউবিটগুলি আরও উপকারী কারণ তারা প্রচলিত কিউবিটগুলির চেয়ে ছোট, এবং তারা দীর্ঘ সময়ের জন্য সুসংগততা ধরে রাখতে পারে বলে আশা করা হচ্ছে। যখন কোয়ান্টাম কম্পিউটিং সিস্টেমগুলিকে স্কেল আপ করার প্রয়োজন হয় (যেমন 100-কুবিট থেকে 200-কুবিট পর্যন্ত যাওয়া) তখন এটি প্রধান গুরুত্বপূর্ণ। ইন্টেল এই প্রোটোটাইপটি পরীক্ষা করছে এবং কোম্পানি আশা করে যে হাজার হাজার ছোট কিউবিট অ্যারে সহ চিপ তৈরি করা হবে এবং এই জাতীয় উত্পাদন যখন বাল্ক করা হয় তখন কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিকে স্কেল করার জন্য খুব ভাল হতে পারে এবং এটি একটি আসল গেমচেঞ্জার হতে পারে।
সম্প্রতি প্রকাশিত এক গবেষণায় ড বিজ্ঞান, ফোটোনিক স্ফটিকগুলির জন্য একটি নতুন ডিজাইন করা প্যাটার্ন (যেমন একটি ফোটোনিক চিপে প্রয়োগ করা একটি স্ফটিক নকশা) মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের মেরিল্যান্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি দল দ্বারা তৈরি করা হয়েছে, যা তারা দাবি করেছে যে কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি আরও অ্যাক্সেসযোগ্য করে তুলবে।2. এই ফোটনগুলি পরিচিত আলোর ক্ষুদ্রতম পরিমাণ এবং এই স্ফটিকগুলি গর্তের সাথে সংযুক্ত ছিল যা আলোকে যোগাযোগ করতে দেয়। বিভিন্ন গর্তের প্যাটার্ন আলোর বাঁকানো এবং স্ফটিকের মধ্য দিয়ে বাউন্স করার উপায় পরিবর্তন করে এবং এখানে হাজার হাজার ত্রিভুজাকার গর্ত তৈরি হয়েছিল। কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির প্রক্রিয়ার জন্য একক ফোটনের এই ধরনের ব্যবহার গুরুত্বপূর্ণ কারণ কম্পিউটারগুলি তখন বড় সংখ্যা এবং রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলি গণনা করার ক্ষমতা পাবে যা বর্তমান কম্পিউটারগুলি করতে সক্ষম নয়। চিপের ডিজাইন কোয়ান্টাম কম্পিউটারের মধ্যে ফোটন স্থানান্তর করা সম্ভব করে তোলে কোনো ক্ষতি ছাড়াই। এই ক্ষতিকে কোয়ান্টাম কম্পিউটারের জন্য একটি বড় চ্যালেঞ্জ হিসাবেও দেখা হয়েছে এবং এইভাবে এই চিপটি সমস্যাটির যত্ন নেয় এবং এর দক্ষ রুটকে অনুমতি দেয় পরিমাণ এক সিস্টেম থেকে অন্য সিস্টেমে তথ্য।
ভবিষ্যৎ
কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি যে কোনও প্রচলিত সুপার কম্পিউটারের বাইরে গণনা চালানোর প্রতিশ্রুতি দেয়। তাদের পারমাণবিক স্তরে পদার্থের আচরণকে অনুকরণ করা সম্ভব করে নতুন পদার্থের আবিষ্কারে বিপ্লব ঘটানোর সম্ভাবনা রয়েছে। এটি দ্রুত এবং আরও দক্ষতার সাথে ডেটা প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা এবং রোবোটিক্সের জন্য আশা তৈরি করে। একটি বাণিজ্যিকভাবে কার্যকর কোয়ান্টাম কম্পিউটিং সিস্টেম সরবরাহ করা আগামী বছরগুলিতে যে কোনও বড় সংস্থার দ্বারা করা যেতে পারে কারণ এই গবেষণাটি এখনও উন্মুক্ত এবং সবার জন্য একটি ন্যায্য খেলা। আগামী পাঁচ থেকে সাত বছরের মধ্যে প্রধান ঘোষণাগুলি প্রত্যাশিত এবং আদর্শভাবে অগ্রগতির সিরিজের সাথে কথা বলতে গেলে, প্রকৌশল সমস্যাগুলি সমাধান করা উচিত এবং একটি 1 মিলিয়ন বা তার বেশি কিউবিট কোয়ান্টাম কম্পিউটার একটি বাস্তবতা হওয়া উচিত।
***
{উদ্ধৃত উৎস(গুলি) তালিকায় নীচে দেওয়া DOI লিঙ্কে ক্লিক করে আপনি মূল গবেষণাপত্রটি পড়তে পারেন}
উত্স (গুলি)
1. Castelvecchi D. 2018. সিলিকন কোয়ান্টাম-কম্পিউটিং রেসে স্থল অর্জন করেছে৷ প্রকৃতি। 553(7687)। https://doi.org/10.1038/d41586-018-00213-3
2. সব্যসাচী বি. এবং অন্যান্য। 2018. একটি টপোলজিক্যাল কোয়ান্টাম অপটিক্স ইন্টারফেস। বিজ্ঞান. 359(6376)। https://doi.org/10.1126/science.aaq0327
