पाठ्यक्रम: विज्ञान प्रौद्योगिकी
संदर्भ
- बिड़ला प्रौद्योगिकी एवं विज्ञान संस्थान (BITS), पिलानी के वैज्ञानिकों ने आईबीएम क्वांटम के सहयोग से एक क्वांटम एल्गोरिद्म विकसित किया है, जिसने 120-क्यूबिट क्वांटम प्रोसेसर पर उप-परमाण्विक कणों के व्यवहार का अनुकरण कर क्वांटम एडवांटेज का सफल प्रदर्शन किया।
प्रमुख निष्कर्ष
- क्वांटम प्रोसेसर ने इस अनुकरण को केवल 20 सेकंड में पूरा कर लिया, जबकि इसी गणना को करने में एक पारंपरिक कंप्यूटर को लगभग दो घंटे लगे।
- इस उपलब्धि को क्वांटम एडवांटेज ट्रैकर (QAT) द्वारा “सक्रिय” का दर्जा प्रदान किया गया है।
- QAT के संदर्भ में “सक्रिय (Active)” का अर्थ है कि क्वांटम एडवांटेज का दावा वर्तमान में वैध है तथा इसे अभी तक पारंपरिक संगणन की किसी विधि द्वारा न तो असत्य सिद्ध किया गया है और न ही उससे बेहतर प्रदर्शन किया गया है।
- महत्व: यह भारत की किसी प्रयोगशाला द्वारा प्रस्तुत पहला क्वांटम एडवांटेज दावा है, जिसे क्वांटम एडवांटेज ट्रैकर (QAT) द्वारा “सक्रिय (Active)” का दर्जा प्राप्त हुआ है।
क्वांटम संगणन क्या है?
- क्वांटम संगणन ऐसी नई संगणन प्रणाली है, जो पारंपरिक द्विआधारी तर्क के स्थान पर क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों पर आधारित होती है।
- जहाँ पारंपरिक कंप्यूटर सूचना के प्रसंस्करण के लिए बिट का उपयोग करते हैं, जिनका मान केवल 0 या 1 हो सकता है, वहीं क्वांटम कंप्यूटर क्यूबिट का उपयोग करते हैं, जो एक ही समय में अनेक अवस्थाओं में विद्यमान रह सकते हैं।
- यह विशेषता क्वांटम कंप्यूटरों को कुछ जटिल गणनाएँ पारंपरिक कंप्यूटरों की तुलना में घातीय गति से करने में सक्षम बनाती है।
क्वांटम संगणन के सिद्धांत
- अध्यारोपण : अध्यारोपण के कारण एक क्यूबिट एक ही समय में अनेक अवस्थाओं में रह सकता है।
- इससे क्वांटम कंप्यूटर समानांतर रूप से अनेक गणनाएँ कर सकते हैं, जिससे उनकी संगणन क्षमता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।
- उलझाव (Entanglement): उलझाव वह अवस्था है, जिसमें दो या अधिक क्यूबिट इस प्रकार परस्पर संबद्ध हो जाते हैं कि एक क्यूबिट की अवस्था निर्धारित होते ही दूसरे की अवस्था भी तत्काल निर्धारित हो जाती है।
- यह गुण क्वांटम कंप्यूटरों को सूचना का तीव्र एवं प्रभावी प्रसंस्करण करने तथा जटिल समस्याओं का अधिक तीव्रता से समाधान करने में सक्षम बनाता है।
- डीकोहेरेंस : डीकोहेरेंस वह प्रक्रिया है, जिसमें विकिरण, ऊष्मा अथवा अन्य पर्यावरणीय प्रभावों के कारण क्यूबिट अपनी क्वांटम अवस्था खो देता है।
- स्थिर एवं विश्वसनीय क्वांटम कंप्यूटर विकसित करने के लिए डीकोहेरेंस को रोकना अथवा यथासंभव विलंबित करना एक प्रमुख वैज्ञानिक चुनौती है।
क्वांटम एडवांटेज क्या है?
- क्वांटम एडवांटेज से आशय ऐसी सूचना प्रसंस्करण क्षमता से है, जिसमें कोई कार्य क्वांटम कंप्यूटर द्वारा पारंपरिक कंप्यूटरों की तुलना में अधिक दक्षता, कम लागत अथवा अधिक सटीकता के साथ संपन्न किया जा सके।
- क्वांटम एडवांटेज सार्वभौमिक नहीं है; अर्थात् प्रत्येक प्रकार की गणना में क्वांटम कंप्यूटर पारंपरिक कंप्यूटरों से अधिक तेज़ नहीं होते।
क्वांटम एडवांटेज ट्रैकर (QAT)
- क्वांटम एडवांटेज ट्रैकर (QAT) एक ओपन-सोर्स एवं प्लेटफ़ॉर्म-स्वतंत्र ढाँचा है, जिसे क्वांटम एडवांटेज से संबंधित प्रयोगात्मक परिणामों के संग्रह, सत्यापन एवं तुलनात्मक मूल्यांकन के लिए विकसित किया गया है।
- यह क्वांटम संगणन की श्रेष्ठता से संबंधित दावों का स्वतंत्र सत्यापन करता है।
- QAT उपयोगकर्ताओं से अपेक्षा करता है कि वे अपने क्वांटम परिणामों की तुलना पारंपरिक संगणन विधियों से करें, ताकि अतिरंजित अथवा भ्रामक दावों को रोका जा सके।
- यह मुख्यतः तीन प्रकार के परीक्षण मार्गों का उपयोग करता है—
- प्रेक्षणीय आकलन
- वैरिएशनल समस्याएँ
- पारंपरिक रूप से सत्यापन योग्य समस्याएँ
- महत्व: यह क्वांटम संगणन की क्षमताओं से जुड़े अतिरंजित दावों को रोकने के साथ-साथ वास्तविक वैज्ञानिक उपलब्धियों को विश्वसनीयता एवं वैश्विक मान्यता प्रदान करता है।
क्वांटम संगणन की चुनौतियाँ
- स्वदेशी क्वांटम हार्डवेयर का अभाव: वर्तमान में भारत उन्नत क्वांटम अनुसंधान के लिए विदेशी क्वांटम प्रोसेसरों पर निर्भर है।
- क्वांटम त्रुटियाँ एवं नॉइज़(Quantum Error and Noise):? क्यूबिट को अधिक समय तक स्थिर (Stable) बनाए रखना अत्यंत कठिन है, क्योंकि वे बाहरी वातावरण से आसानी से प्रभावित हो जाते हैं।
- वास्तविक जीवन में सीमित अनुप्रयोग: वर्तमान में अधिकांश क्वांटम प्रदर्शन अभी भी प्रयोगात्मक चरण में हैं।
- इनके व्यापक वाणिज्यिक उपयोग के लिए प्रौद्योगिकी को और अधिक परिपक्व बनाने की आवश्यकता है।
राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (NQM)
- केंद्रीय मंत्रिमंडल ने वर्ष 2023 में राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (NQM) को ₹6,003.65 करोड़ की कुल लागत के साथ 2023–24 से 2030–31 की अवधि के लिए स्वीकृति प्रदान की।
- इस मिशन का उद्देश्य क्वांटम प्रौद्योगिकी (QT) के क्षेत्र में वैज्ञानिक एवं औद्योगिक अनुसंधान एवं विकास (R&D) को प्रोत्साहित करना, उसका विस्तार करना तथा एक सशक्त एवं नवाचार-आधारित पारिस्थितिकी तंत्र का निर्माण करना है।
- मिशन के प्रमुख उद्देश्यों में आठ वर्षों के अंदर 50 से 1000 भौतिक क्यूबिट वाले मध्यम-स्तरीय क्वांटम कंप्यूटरों का विकास करना शामिल है। इसके लिए सुपरकंडक्टिंग तथा फोटोनिक सहित विभिन्न प्रौद्योगिकी मंचों का उपयोग किया जाएगा।
- भारत को क्वांटम प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में वैश्विक नेतृत्व प्रदान करने के उद्देश्य से राष्ट्रीय क्वांटम मिशन के अंतर्गत चार विषयगत हब (T-Hubs) की स्थापना की गई है।
Source: TH
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