अबको प्रविधि क्‍वान्टम कम्प्युटिङमा, के हो क्यान्टम थ्योरी ?

विश्वभरबाट नयाँ तथ्य आउँछन्, जसले अनुसन्धानको नतिजा समयभन्दा छिटो पनि आउन सक्छन् । यस्तै अनुसन्धानको विषय हो, सूचना प्रविधि क्षेत्रको । र, यो क्षेत्रमा हालसम्मकै ठुलो उपलब्धि हात लागेको छ । जसको नाम हो ‘क्यान्टम कम्प्युटिङ’ । क्यान्टम कम्प्युटिङमा विश्वभरका वैज्ञानिकले अनुसन्धान गरिनै रहेका छन् । यसबीच चीनले यसको सफल प्रयोग गरेको पुष्टि गरेको छ । चिनियाँ वैज्ञानिकहरूले विश्वकै पहिलो क्वान्टम कम्प्युटिङ मेसिनको निर्माण गर्न सफलता पाएका छन् । भौतिक शास्त्रको क्वान्टम सिद्धान्तमा आधारित भई विकास गरिएको क्वान्टम कम्प्युटिङ मेसिनले अहिले विश्वभर उपलब्ध प्रविधि क्षेत्रका सुपर कम्प्युटरको तुलनामा २४ हजार गुणाले तीव्र गतिमा काम गर्छ । चिनियाँ वैज्ञानिकहरूले यसबारे एक प्रेस सम्मेलनको आयोजना गरी जानकारी दिएका छन् ।  चीनको संघाइस्थित विज्ञान तथा प्रविधिको विश्वविद्यालयको उन्नत अध्ययन प्रतिष्ठान (इन्स्टिच्युट फर एडभान्स्ड स्टडिज अफ युनिभर्सिटी अफ साइन्स एन्ड टेक्नोलोजी अफ चाइना) मा सो प्रेस सम्मेलनको आयोजना गरिएको थियो । यससँगै क्यान्टम कम्प्युटिङको लामो समयको अध्ययन अनुसन्धानमा चिनियाँ अनुसन्धानले कोसेढुंगा स्थापित गरेको छ । विश्वको पहिलो कम्प्युटर एउटा कोठाभरि बल्ल बल्ल अटाउने आकारको थियो । अझ अनौठो कुरा यो कम्प्युटरले कमान्ड दिएको एक दिनपछि मात्र डिस्प्ले आएको भन्ने पनि छ । अहिले माउस थिच्दा एक सेकेन्ड पनि कम्प्युटरमा क्लिक गरेको फाइल नखुल्दा तनाव हुने अवस्था छ ।

चीनको संघाइस्थित विज्ञान तथा प्रविधिको विश्वविद्यालयको उन्नत अध्ययन प्रतिष्ठान (इन्स्टिच्युट फर एडभान्स्ड स्टडिज अफ युनिभर्सिटी अफ साइन्स एन्ड टेक्नोलोजी अफ चाइना) मा सो प्रेस सम्मेलनको आयोजना गरिएको थियो । यससँगै क्यान्टम कम्प्युटिङको लामो समयको अध्ययन अनुसन्धानमा चिनियाँ अनुसन्धानले कोसेढुंगा स्थापित गरेको छ । यस्तै समस्या समाधान गर्न आकारमा हातमै अटाउने कम्प्युटिङ मेसिन आएका छन् भने तीव्रता दिन १६ जीबी र्‍याम र टेराबाइटमा स्टोरेज भएका एसएसडी हार्ड डिस्कसहितका ल्यापटप र डेक्स्टपहरू उपभोक्ताका हातमा आइसकेका छन् । कम्प्युटरको आविष्कार भएको पाँच दशक पुगिसक्दै गर्दा उपभोक्तामैत्री गति, आकार र अन्य सुविधा कम्प्युटर प्रणालीान थपिँदा छन् । तर, बिस्तारै हुँदै गरेको कम्प्युटिङको विकासक्रमले अब ठुलो छलाङ मारेको छ ।

अब सूचना प्रविधिको युग क्यान्टम कम्प्युटिङले डोर्‍याउने देखिएको छ । अनुसन्धानकर्ताहरूका अनुसार क्वान्टम कम्प्युटिङले अहिलेका सुपर कम्प्युटरहरूको डेटा प्रशोधन क्षमता (प्रोसेसिङ पावर) लाई निकै पछि पार्न सक्छ । क्वान्टम कम्प्युटिङ प्रविधिको चुरो विषय भनेको जटिल रूपमा जेलिएर रहेका धेरै कणहरूलाई परिचालन गर्नु हो र यो अन्तर्राष्ट्रिय क्वान्टम कम्प्युटिङ अनुसन्धानका लागि मुख्य विषय रहिआएको छ । चाइनिज एकेडेमी अफ साइन्सेजका पन जयानवेइ, युनिभर्सिटी अफ साइन्स एन्ड टेक्नोलोजी अफ चाइनाका लु चाओयाङ र झु जियाओबो र झेजियाङ युनिभर्सिटीका वाङ हाओहुआले हालै जेलिएर रहेका फोटोनिक क्वान्टम बिट्स र जेलिएर रहेका सुपरकन्डक्टिङ क्वान्टम बिट्सका धेरै भन्दा धेरै सङ्ख्यालाई नियन्त्रण गर्ने वैज्ञानिक विधि क्वान्टम कन्ट्रोलको क्षेत्रमा अन्तर्राष्ट्रिय रेकर्ड कायम गरेका छन् । वैज्ञानिक पानले भनेका छन्, “क्वान्टम कम्प्युटरहरूले सैद्धान्तिक रूपमा परम्परागत कम्प्युटरहरू भन्दा धेरै तीव्रगतिमा निश्चित समस्या समाधान गर्छन् ।” गत दुई दशकमा क्वान्टम मेसिनहरू निर्माणको क्षेत्रमा ठोस प्रगति भएका छन् । क्वान्टम सुपरमेसीको क्षेत्रमा बोसोन स्याम्पलिङ क्वान्टर कम्प्युटर मोडल एक मध्यक्रमको क्वान्टम कम्प्युटर हो । यसले उल्लेख्य ध्यान केन्द्रित गरेको छ । युनिभर्सल अप्टिकल क्वान्टर कम्प्युटरहरू निर्माण गर्नुको तुलनामा यसलाई थोरै भौतिक स्रोतहरूको खाँचो हुन्छ । ती क्वान्टम मेसिनहरूले परम्परागत कम्प्युटरहरूको विशिष्ट कार्यक्षेत्रमा उसलाई पछाडि पार्न सक्छन् । क्वान्टमको वर्चश्व कायम गर्ने क्षेत्र (क्वान्टम सुपरमेसी)मा यो एक महत्त्वपूर्ण कोशेढुंगा हो । तर यसका चुनौतीहरूलाई अझ समाधान गर्न बाँकी रहेका छन् । जसमा थप अध्ययनहरू हुने नै छन् । क्वान्टम सुपरमेसीको क्षेत्रमा बोसोन स्याम्पलिङ क्वान्टर कम्प्युटर मोडल एक मध्यक्रमको क्वान्टम कम्प्युटर हो ।

यसले उल्लेख्य ध्यान केन्द्रित गरेको छ । युनिभर्सल अप्टिकल क्वान्टर कम्प्युटरहरू निर्माण गर्नुको तुलनामा यसलाई थोरै भौतिक स्रोतहरूको खाँचो हुन्छ । वैज्ञानिक पानलाई उल्लेख गर्दै चीनको राज्य सञ्चालित समाचार नियोग सिन्ह्वाले जनाएको छ । गत वर्ष अनुसन्धानकर्ताहरूले अर्धसुचालक (सेमिकन्डक्टर) क्वान्टम विन्दुहरूमा आधारित विश्वको सर्वोत्तम एकल (सिंगल) फोटोन स्रोतको विकास गरेका थिए । अहिले उनीहरूले बोस्टन स्याम्पलिङ कार्य सञ्चालनका लागि एक बहु फोटो क्वान्टम कम्प्युटिङको मूल रूप निर्माण गर्न सिंगल फोटोन सोर्सको उच्च भूमिका र फोटोनिक परिप्रेक्षमा कार्यक्रम बनाउन सकिने विद्युतलाई नियन्त्रण तथा निर्देश गर्ने माइक्रोचिप्स र ट्रान्जिस्टरहरू (इलेक्ट्रोनिक) विधिलाई उपयोग गरिरहेका छन् । परीक्षणले यो मूल रूपको (प्रोटोटाइप) स्याम्पलिङ दर अन्तर्राष्ट्रिय रूपमा उपलब्ध प्रतिस्पर्धी मेसिनहरूको तुलनामा कम्तीमा २४ हजार गुणा तीव्र गतिमा चल्ने दर्साएको अनुसन्धानकर्ताहरूले बताएका छन् ।

अन्तरिक्षबाट हुने क्वान्टम संवादहरूको चोरी हुन सक्दैनन् । यो क्वान्टम भौतिकीको क्षेत्रमा आश्चर्यचकित पार्ने खालको अन्तर्दृष्टि हो । यसको प्रयोग भोलीको विश्वले कुन रूपमा गर्छ भन्ने कुरा भने प्रतीक्षाको विषय हो । ठिक यही बेला मूलरूपको क्वान्टम कम्प्युटिङ मेसिन पहिलो इलेक्ट्रोनिक कम्प्युटरको (इएनआइएसी) र पहिलो ट्रान्जिस्टर कम्प्युटर (टीआरएडीआईसी) तुलनामा १० देखि १०० गुणा तीव्रगतिमा काम गर्छ । वैज्ञानिक पानले जनाएअनुसार परम्परागत कम्प्युटरहरू परम्परागत एल्गोथिमबाट चलिरहेका छन् । आज आविष्कार भएको विषय भोलि नै लागू भैहाल्छ भन्ने होइन । तर, भोलिका कम्युटर प्रणालीहरू क्यान्टममा आधारित हुँदा सूचना प्रविधिको क्षेत्रमा सकारात्मक प्रभाव पार्न सक्छ । यसले क्लाउड कम्प्युटिङमा पनि सुनमा सुगन्ध हुनेछ । यो पहिलो क्वान्टम कम्प्युटिङ मेसिन सिंगल फोटोनमा आधारित छ । यो प्रारम्भिक परम्परागत कम्प्युटरको भन्दा धेरै अगाडि छ । साथै यसले क्वान्टम कम्प्युटरको निर्माणको बाटो खोलेको छ, जसले परम्परागत कम्प्युटरहरूलाई माथ गर्छ ।

गत वर्ष चीनले पहिलो क्वान्टम स्याटेलाइट (क्वान्टम भूउपग्रह)को सफलतापूर्वक प्रक्षेपण गर्‍यो । यसले क्वान्टम संवादहरूको प्रसारणलाई प्रविधि चोरी (ह्याक) हुनबाट ह्याकप्रुफ बनाउने छ । अन्तरिक्षबाट हुने क्वान्टम संवादहरूको चोरी हुन सक्दैनन् । यो क्वान्टम भौतिकीको क्षेत्रमा आश्चर्यचकित पार्ने खालको अन्तर्दृष्टि हो । यसको प्रयोग भोलीको विश्वले कुन रूपमा गर्छ भन्ने कुरा भने प्रतीक्षाको विषय हो । के हो क्यान्टम थ्योरी ? क्वान्टम थ्योरी (सिद्धान्त) आधुनिक भौतिकी (फिजिक्स) मा आधारित सिद्धान्त हो । यसले प्रकृति एवं वस्तुको व्यवहार र आणविक तथा उपआणविक तहमा ऊर्जाको विषयमा व्याख्या गर्छ । प्रकृति एवं वस्तुको व्यवहार र ऊर्जालाई त्यो तहमा कहिलेकाहीँ क्वान्टम भौतिक र क्वान्टिम मेक्यानिक्सको रूपमा बुझिने गरिन्छ । सन् १९०० मा भौतिकशास्त्री म्याक्स प्लान्कले जर्मन फिजिकल सोसाइटीमा आफ्नो क्वान्टम सिद्धान्त प्रस्तुत गरेका थिए । प्लान्कले कुनै चम्किलो वस्तु रातोबाट सुन्तले रङ्गमा कसरी विकिरण भएर (रेडिएसन) भएर जान्छ र अन्तमा नीलोमा भएर जान्छ, जतिखेर तापक्रम बढ्छ, त्यसको कारण पत्ता लगाउन खोजेका थिए । ऊर्जा हरेक एकाइहरूमा अवस्थित रहन्छ जसरी वस्तुले काम गर्छ भन्ने प्रस्थापना राख्दै उनले पत्ता लगाए । यो प्रस्थापना अघि इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक तरङ्ग एक अचर हुन्छ भन्ने प्रस्थापना थियो ।

आफ्नो प्रश्नको खोजीका लागि उनले गरेको प्रयत्न गरे । यी एकाईहरूको अस्तित्वलाई पहिलो क्वान्टम थ्योरीको प्रस्थापनाको रूपमा बुझियो । प्लानकले ऊर्जाका हरेक एकाईहरूलाई दर्साउन एक गणीतिय समीकरणको विकास गरे । जसलाई उनले क्वान्टा भने । यो समीकरणले त्यसलाई राम्ररी व्याख्या गर्छ । प्लान्कले निश्चित बेग्लाबेग्लै तापक्रमको स्तरमा कुनै चम्किलो वस्तुको ऊर्जाले रंगपुञ्जका विभिन्न क्षेत्रलाई ग्रहण गर्छ भन्ने विषय पत्ता लगाए । प्लान्कले परिकल्पना गरे कि क्वान्टाको खोजबाट अझ सिद्धान्तको उदय हुनेछ । यसले प्रकृतिको नियमलाई बुझ्न पूर्णरूपमा नयाँ तथा मौलिक बुझाइलाई विकास गर्नेछ । प्लान्कलाई १९१८ मा भौतिक पुरस्कारबाट सम्मानित गरियो । यसै सिद्धान्तलाई पछिल्लो सफलताले कम्प्युटिङमा प्रयोग गर्ने बाटो खोलेको छ ।