क्वान्टम कम्प्युटिङ के हो र कसरी काम गर्छ ? अनि यो केमा प्रयोग हुन्छ ?

क्वान्टम कम्प्युटरको चर्चा भएको दशकौँ भैसकेको छ र यसको निर्माणको लागि थुप्रै कम्पनीहरूले दशौँ अर्ब डलर पनि खन्याइसकेका छन् । गूगलले सन् २०२९ सम्ममा क्वान्टम कम्प्युटर बनाउने उद्देश्यका साथ अरबौँ डलर खर्चिसकेको छ । यो उद्देश्य प्राप्तिको लागि उसले क्यालिफोर्नियामा “गूगल एआइ” नामको कलेज नै खोलेको छ । 

आइबिएमले सन् २०२३ सम्ममा १०००-क्युबिट क्वान्टम कम्प्युटर बनाउनको लागि योजना कार्यान्वयन गरिसकेको छ भने माइक्रोसफ्टले आफ्नो क्वान्टम प्रविधिमा विभिन्न कम्पनीहरूलाई पहुँच दिएको छ । 

क्वान्टम कम्प्युटर बनाउन खर्च मात्रै हैन, समय पनि धेरै लाग्छ ।

यसरी अरबौँ खर्चेर क्वान्टम कम्प्युटर बनाइए पनि चिनियाँ कम्पनी स्पिनक्यु टेक्नोलोजीले गत वर्ष ५०,००० डलरमा यस्तो कम्प्युटर बेचेको थियो भने स्कुल र कलेजको लागि $५००० मै डेस्कटप क्वान्टम कम्प्युटर बेच्ने उद्देश्य राखेको छ । 

त्यसो भए यो क्वान्टम कम्प्युटिङ के हो ? यसले कसरी काम गर्छ ? यो केमा प्रयोग हुन्छ ? यो अन्य चल्तीका कम्प्युटरभन्दा कसरी फरक छ ? यस्ता कुराहरूको बारेमा यो लेखमा चर्चा गरिनेछ । 

क्वान्टम कम्प्युटिङ के हो ?

क्वान्टम कम्प्युटिङ भनेको कम्प्युटरक विज्ञानको त्यस्तो क्षेत्र हो जसले क्वान्टम सिद्धान्तका नियमहरूको प्रयोग गर्छ । क्वान्टम सिध्दान्तले पारमाणविक र उप-पारमाणविक स्तरमा उर्जा र पदार्थको स्वभावको बारेमा व्याख्या गर्दछ । 

क्वान्टम कम्प्युटिङले ईलेक्ट्रोन, प्रोटोन, फोटोनजस्ता उपपारमाणविक ईकाइहरू (particles) को प्रयोग गर्ने गर्छन् । क्वान्टम बिट (क्युबिट) ले यी ईकाइहरूलाई 1 र 0 जस्ता एकभन्दा बढी अवस्थाहरूमा एकै समयमा रहन दिन्छन् जुन अन्य कम्प्युटरमा हुँदैन । 

सैध्दान्तिक रूपले भन्नुपर्दा जोडिएका क्युबिटहरूले तिनका तरङ्गसदृश क्वान्टम अवस्थाहरू बीचको हस्तक्षेपको फाइदा उठाएर दशौँ लाख वर्ष लाग्ने हिसाब गर्दछ । 

जबकी अन्य शास्त्रीय कम्प्युटरहरू (classical computers) ले विद्युती इम्पल्सहरू (electrical impulses) को प्रवाहलाई बाइनरी प्रणाली (1 र 0 ) मा प्रयोग गरेर सूचनाहरू बिटमा ईनकोड गर्ने गर्दछ । 

क्वान्टम कम्प्युटर र शास्त्रीय कम्प्युटरबीचको फरक

शास्त्रीय कम्प्युटरको भन्दा क्वान्टम कम्प्युटरको संरचना एकदमै सरल छ । शास्त्रीयको जस्तो क्वान्टमको मेमोरी र प्रोसेसर हुँदैन । क्वान्टम कम्प्युटरले अतिसंवाहिक क्युबिटहरू (superconducting qubits) को सेटलाई प्रयोग गर्ने काम मात्रै गर्छ । 

क्वान्टम कम्प्युटर र शास्त्रीय कम्प्युटरले सूचना प्रोसेस गर्ने तरिका फरक हुन्छ । क्वान्टम कम्प्युटरले बहुआयामिक क्वान्टम अल्गोरिदम चलाउनको लागी क्युबिटको प्रयोग गर्छ । क्युबिट जति थपिन्छ, तिनको प्रोसेसिङ पावर पनि घातीय (exponentially) हिसाबले बढ्छ । 

तर शास्त्रीय कम्प्युटरले विभिन्न प्रोग्रामहरु चलाउनको लागी बिटको प्रयोग गर्दछ । बिट जति थपिन्छ, तिनको प्रोसेसिङ पावरचाहीँ रेखीय (linearly) हिसाबले बढ्छ। शास्त्रीय कम्प्युटरको कम्प्युटिङ पावर एकदमै कम हुन्छ । 

शास्त्रीय कम्प्युटर दैनन्दिन कामहरूको लागि ज्यादै उपर्युक्त हुन्छ भने क्वान्टम कम्प्युटरचाहिँ डेटाको विश्लेषण गर्ने, उर्जायोग्य ब्याट्री उत्पादन गर्ने, सिमुलेशन रन (running simulation) गर्ने जस्ता उच्चस्तरका काम गर्नको लागि प्रयोग गरिन्छ । शास्त्रीयको त्रुटी दर एकदमै कम हुन्छ भने क्वान्टमको उच्च हुन्छ । 

शास्त्रीय कम्प्युटरलाई अतिरिक्त हेरचाह गरिरहनु पर्दैन । जस्तै यो भित्रको फ्यानले नै यसको अधितापक्रम (overheating) लाई धेरै हदसम्म नियन्त्रण गर्न सक्छ । तर क्वान्टम कम्प्युटरलाई ज्यादै चिसोमा राख्नुपर्ने र सानोभन्दा सानो कम्पनहरू (slightest vibrations) बाट समेत बचाउनुपर्ने हुन्छ । 

अनि अर्को कुरा, शास्त्रीय कम्प्युटरभन्दा क्वान्टम कम्प्युटर बनाउन पनि गाह्रो र ज्यादै महङ्गो पनि हुने गर्छ । 

क्वान्टम कम्प्युटिङले कसरी काम गर्छ ?

सन् १९८० को दशकमै क्वान्टम कम्प्युटिङको बारेमा सानोतिनो चर्चा हुन्थ्यो । त्यतिबेला शास्त्रीय कम्प्युटरले भन्दा क्वान्टम अल्गोरिदमले कतिपय कम्प्युटिङका समस्याहरू अझै राम्ररी र सफलतापूर्वक समाधान गर्न सकिने कुरा पत्ता लागेको थियो । 

क्वान्टम कम्प्युटरमा विशाल सङ्ख्याका सम्भावनाहरूबाट केलाएर छान्ने र जटिल समस्या र चुनौतीहरूबाट सम्भावित समाधान निकाल्ने क्षमता हुन्छ । 

शास्त्रीय कम्प्युटरले बाइनरी नम्बरमा सूचना सङ्ग्रह गर्छ भने क्वान्टम कम्प्युटरले क्युबिटमा गर्छ जसले क्वान्टम अवस्थामा सूचना सङ्ग्रह गर्छ जहाँ 0 र 1 लाई बहुआयामिक तवरमा काममा लगाउँछ । 

क्वान्टम कम्प्युटिङ केमा प्रयोग गरिन्छ ?

क्वान्टम कम्प्युटिङ अझै पनि भ्रूणावस्थामै छ जसकारण यसको प्रयोग भविष्यमा कहाँकहाँ कसरी कस्तो स्तरसम्म होला भन्ने कुरा अहिले अनुमानमै सीमित छ तर पनि यसका सम्भावित प्रयोगहरू विभिन्न क्षेत्रहरूमा गर्न सकिन्छ जसलाई यहाँ दर्शाइएको छ । 

उत्पादन र औद्योगिक डिजाइन

उच्च गुणस्तरीय उत्पादनको लागी थुप्रै प्रक्रिया र डिजाइनहरूको आवश्यकता हुन्छ । मसिनरी, ढुवानी, ईलेक्ट्रोनिक्स जस्ता उत्पादनका कुराहरूमा डिजाइनको प्रक्रिया साह्रै झ्याउलाग्दो र समय धेरै लाग्ने हुन्छ अनि काम लाग्ने सामान उत्पादन गर्न धेरै कुराहरूमा सोच्न पर्ने हुन्छ । 

क्वान्टम कम्प्युटरले डिजाइनरहरूलाई थुप्रै सम्भाव्यताहरू चाँडै नै खोज्न सघाउँछ जसकारण एकातिर समयको बचत त भयो नै, अर्को तिर अझै राम्रा डिजाइनहरू निकाल्ने सम्भावना पनि बढ्छ । साथै यसले थुप्रै डेटाहरूबाट चाँडै नै समस्या खुट्याएर समाधान गर्न सकिने भएकोले उत्पादनमा पनि तीव्रता ल्याउनेछ । 

सम्भार (Logistics)

सम्भार भन्नाले एकठाउँबाट अर्को ठाउँमा टन्नै सामानहरू ढुवानी गर्दा यसको हिफाजत, सुरक्षा लगायतका थुप्रै पक्षहरूको बारेमा सोच्नुपर्ने हुन्छ र त्यो ज्यादै समयखर्ची, झ्याउलाग्दो र स्थानको संवेदनशीलता अधिक हुन्छ । 

यसमा आपूर्तिको साङलो (supply chain), ट्राफिक, गाडीको उपलब्धता, ग्राहकको आशा, क्रेताविक्रेताको चिन्ता लगायत थुप्रै संवेदनशील कुराहरूको बारेमा ठूलै चिन्ता लिनुपर्ने हुन्छ । 

क्वान्टम कम्प्युटिङले प्रत्येक ढुवानीको लागि सबैभन्दा उत्कृष्ट मार्ग फेला पार्न ज्यादै सहज हुन्छ किनकी यसले मौसम र ट्राफिकजस्ता महत्वपूर्ण पक्षहरूको बारेमा पनि विचार गर्दछ । 

वित्तीय प्रणाली (Finance System)

वित्तीय प्रक्रियामा टन्नै जटिल गणितीय प्रक्रियाहरू हुन्छन् । विश्लेषकहरूले बजारका थुप्रै पक्षहरूको बारेमा विचार गरेर विश्लेषण र भविष्यवाणी गर्नुपर्ने हुन्छ । क्वान्टम कम्प्युटरले बजारमा ट्याक्कै भविष्यवाणी मिलाउन र थुप्रै प्रक्रियाको नक्कल गर्न सघाउँछ । 

मन्टे कार्लो सिमुलेशन (Monte Carlo Simulation) ले जस्ता नक्कलहरू र सम्भाव्यताहरू देखाउँछ, त्योभन्दा ज्यादा क्वान्टम कम्प्युटरले देखाउँछ जसकारण जोखिम र सम्भाव्यताको क्षेत्रमा यसले थुप्रै सकारात्मक योगदान पुर्याउने अपेक्षा गरिएको छ । 

केमिकल इन्जिनियरिङ

क्वान्टम कम्प्युटर आफैमा केमिकलसँग सम्बन्धित परमाणुसँग सम्बन्धित भएकाले अणु र परमाणुको निरिक्षण र सम्पादन गर्नमा प्रयोग गर्न सकिन्छ । केमिकल ईन्जिनियरिङ उत्पादन, स्वास्थ्य सेवा, निर्माण, खाद्य प्रशोधन, ईलेक्ट्रोनिक्स लगायतका थुप्रै काममा प्रयोग हुन्छ । 

क्वान्टम कम्प्युटिङले यी सबैमा तीव्रता ल्याइदिनेछ । साथै औषधि विज्ञान र खोपको विकासमा पनि यसको उपादेयता उच्च भएको बताइएको छ ।

एआइ

एआइको आधारभूत संरचना नै विशाल सङ्ख्याको डेटाबाट विभिन्न स्वरूप वा प्रवृत्ति (pattern) पहिचान गरेर काम गर्ने गरी बनाइएको हुन्छ । हुन त शास्त्रीय कम्प्युटरले नै यो काम मज्जाले गरिरहेको छ तर क्वान्टम कम्प्युटरले त्यसलाई अविश्वसनीय स्तरमा पुर्याइदिनेछ किनकी यसको प्रोसेसिङ पावर अत्यधिक हुन्छ । 

अहिले भन्दा धेरै डेटालाई अहिलेभन्दा चाँडो प्रोसेस गरिदिएको खण्डमा साँच्चिकै मानवले जस्तै गरेर प्रतिक्रिया जनाउने गरी एआइको निर्माण गर्ने प्रविधि कम्पनीहरूको सपना पनि साकार हुने दिन नजिकिनेछ ।