Google Willow : अब्जावधी वर्षांचं काम 5 मिनिटांत करणार ही चिप

क्वांटम कॉम्प्युटिंगसाठीची Willow नावाची चिप गुगलने तयार केली आहे. आता अस्तित्वात असणाऱ्या जगातल्या सगळ्यांत फास्ट सुपरकॉम्प्युटरला जे गणित सोडवायला 10 सेप्टिलियन (10 Septillion - 10,000,000,000,000,000,000,000,000) एवढी वर्षं लागतील तेच गणित ही चिप 5 मिनिटांत सोडवेल असा दावा गुगलने केलाय.

Quantum Computing च्या क्षेत्रातला हा एक प्रचंड मोठा शोध असून हा आजवर तयार करण्यात आलेला Best Quantum Processor मानला जातोय.

क्वांटम कॉम्प्युटर म्हणजे काय? अशा कॉम्प्युटरच्या विकासासाठी जगातल्या महासत्तांमध्ये स्पर्धा का सुरू आहे? आणि या सुपरफास्ट विलो चिपमुळे काय बदलेल?

क्वांटम कॉम्प्युटर म्हणजे काय?

क्वांटम कॉम्प्युटिंग म्हणजे भौतिकशास्त्रातल्या मूलभत कणांच्या तत्त्वांचा वापर करून एक शक्तिशाली कॉम्प्युटर तयार करण्याचा प्रयत्न. इतका शक्तिशाली कॉम्प्युटर ज्याची आपण कल्पनाही करू शकत नाही.

अमेरिकेचे राष्ट्राध्यक्ष जो बायडन यांचा IBM च्या क्वांटम कॉम्प्युटरसोबतचा फोटो व्हायरल झाला होता तो त्यांच्या चेहऱ्यावरच्या अचंब्यामुळे. कारण आपल्या नेहमीच्या कॉम्प्युटरपेक्षा हा खूप वेगळा दिसतो.

ऑक्टोपससारखी रचना असलेला क्वांटम कॉम्प्युटर Cryostat मध्ये अतिप्रचंड थंड तापमानाला 15 millikelvin ला (-258.15 °C) स्टोअर केला जातो. म्हणजे अंतराळातल्या तापमानापेक्षा कमी तापमानाला ठेवला जातो आणि तरच तो काम करतो.

आपले नेहमीचे फोन्स - लॅपटॉप्स किंवा सुपरकॉम्प्युटर्सपेक्षा हे क्वांटम कॉम्प्युटर वेगळ्या पद्धतीने काम करतात.

Quantum या शब्दाचा डिक्शनरीतला अर्थ - The smallest amount or unit of something, especially energy.

म्हणजे एखाद्या गोष्टीचा सर्वात सूक्ष्म कण.

आधी आपले नेहमीचे कॉम्प्युटर माहिती कशी साठवतात ते समजून घेऊ.

क्लासिकल कॉम्प्युटर्समध्ये असतात BITS . हे बिट्स सिलिकनच्या चिप्सने बनलेले असतात. आणि काही हजारांपासून ते काही लाखांपर्यंतचे असे बिट्स कॉम्प्युटरमध्ये असतात. या बिट्सची भाषा असते 0 आणि 1 ची. म्हणजे BITS झिरो किंवा वन असतात.

आपण कॉम्प्युटरमध्ये जे काही टाईप करतो...शब्द, आकडे, रंग...या सगळ्याचं कॉम्प्युटरच्या या बिट्सच्या भाषेत रूपांतर केलं जातं. आणि स्टोअर केलं जातं. यालाच म्हणतात कॉम्प्युटरची बायनरी सिस्टीम.

क्वांटम कॉम्य्पुटरचं बेसिक युनिट आहे - QUBIT - Quantum Bit

हे क्युबिट्स, बिट्ससारखे 0 किंवा 1 नसतात. जरा गुंतागुंतीचे असतात. प्रत्येक क्युबिट हा 0 आणि 1 दोन्ही असू शकतो. आणि क्वांटम कॉम्प्युटरमधले हे क्युबिट्स एकमेकांसोबत interact करतात. त्यामुळे कमी क्युबिट्समध्ये भरपूर माहिती साठवली जाऊ शकते. आणि अधिक वेगाने प्रोसेस केली जाऊ शकते.

हे क्युबिट trapped ions, photons, कृत्रिम वा खरे atoms म्हणजे अणु वा quasiparticles अर्धकणांपासून बनलेले असू शकतात.

क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये याच सूक्ष्म कणाच्या वर्तनाचा म्हणजे - quantum mechanics चा वापर केला जातो. म्हणजे या अतिसूक्ष्म कणांच्या गुणधर्मांचा वापर करून आपल्या नेहमीच्या कॉम्प्युटर्सपेक्षा वेगाने प्रॉब्लेम्स सोडवले जातात.

म्हणजे साधा कॉम्प्युटर घोडागाडी असेल तर क्वांटम कॉम्प्युटर म्हणजे जगातली सर्वात वेगवान अशी स्पोर्ट्स कार आहे.

पण हे क्युबिट्स फास्ट असले तरी काहीसे Unpredictable - Sensitive आहेत. त्यामुळे या क्वांटम कॉम्प्युटर्समध्ये अल्गोरिदम चालवून पाहताना चुका होण्याचं प्रमाण आजवर अधिक होतं. या संशोधनातला हा मोठा अडथळा होता.

पण आपली विलो चिप विकसित करताना आपण प्रोसेसिंगचा वेग एकीकडे वाढवला आणि दुसरीकडे चुकांचं प्रमाण कमी केलं, असं गुगलने म्हटलंय.

क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये जितके क्युबिट्स जास्त, तितक्या चुका कमी आणि तो अधिक उपयुक्त असल्याचं गुगलने म्हटलंय.

म्हणजे जसं विमान एका इंजिनावर उडू शकतं, पण दोन इंजिन्स असतील तर ते अधिक सुरक्षित होतं...त्यासारखंच.

आणि विलोची चाचणी घेताना जितके एरर आले, त्यापेक्षाही या चुकांचं प्रमाण - error rate कमी झाला तरच क्वांटम कॉम्प्युटर प्रत्यक्षात वापरण्याजोगे होतील, असं स्वतः गुगलने म्हटलंय.

क्वांटम कॉम्प्युटिंगमुळे काय होईल?

क्वांटम कॉम्प्युटिंगमुळे अतिशय गुंतागुंतीच्या गोष्टी समजून घेता येतील. भौतिकशास्त्रातली जी गुंतागुंतीची समीकरणं सोडवण्यासाठी आपल्याकडे साधनंच नव्हती, ती सोडवता येतील.

यामुळे नवीन Drug Molecules म्हणजे औषधं शोधण्यासाठीच्या संशोधनाला वेग येऊ शकतो. अधिक चांगल्या इलेक्ट्रिक कार बॅटरीजच्या विकासापासून ते न्यूक्लिअर रिअॅक्टर्सपर्यंत सगळ्या आव्हानांसाठी याची मदत होण्याचा अंदाज असल्याचं गुगलचे इंजिनियरिंग विभागाचे उपाध्यक्ष हार्टमट नेव्हन यांनी म्हटलंय.

पण या क्वांटम कॉम्प्युटर्सचा वापर चुकीच्या गोष्टींसाठी होण्याचीही भीती आहे. म्हणजे आपली ऑनलाईन ट्रान्झॅक्शन्स, चॅट मेसेजेस आणि इतर सेन्सिटिव्ह डेटा सुरक्षित ठेवण्यासाठी RSA एनक्रिप्शन केलं जातं. सुपरकॉम्प्युटरला वा साध्या कॉम्प्युटरला हे एनक्रिप्शन भेदता येत नाही. पण हे एनक्रिप्शन भेदण्यासाठी या क्वांटम कम्प्युटरचा वापर केला जाऊ शकतो. म्हणूनच आपण आपले iMessage Chats 'क्वांटम प्रुफ' करणार असल्याचं अॅपल कंपनीने फेब्रुवारीत जाहीर केलं होतं.

आता Random Circuit Sampling नावाची प्रक्रिया करून या विलो चिपचा वेग - अचूकता सुपरकॉम्प्युटर्सच्या तुलनेत तपासून पाहण्यात आली आहे. पण सध्या याचा थेट वापर कोणत्याही अप्लिकेशनसाठी होणार नाही. ही सुरुवात आहे. खऱ्या जगातल्या अडचणी सोडवण्याची क्षमता क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये येण्यासाठी कदाचित अजून काही वर्षं आणि अब्जावधी डॉलर्स लागतील.

पण मग हे क्वांटम कॉम्प्युटर्स भविष्यात आपल्या आताच्या साध्या कॉम्प्युटर्सची जागा घेतील का... तर तसं होण्याची शक्यता तज्ज्ञांना वाटत नाही.

( बीबीसीसाठी कलेक्टिव्ह न्यूजरूमचे प्रकाशन)