આગળ શું વાંચશો?
- અપૂરતા પ્રોસેસિંગ પાવરનો ઉકેલ – ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ
- પરંપરાગત કમ્પ્યુટર કઈ રીતે કામ કરે છે?
- હાલના કમ્પ્યુટરની મર્યાદા શી છે?
- ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ કઈ રીતે અલગ છે?
- ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગમાં મુશ્કેલીઓ શી છે?
- ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર કેવું હોય છે?
- ભારતમાં ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર છે?
હમણાં ગૂગલે એક ધડાકો કર્યો કે તેણે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ શક્ય બનાવવાની સિદ્ધિ મેળવી લીધી છે! આ સમાચાર સાથે ટેક્નોલોજીની દુનિયા ઉપરતળે થઈ ગઈ કારણ કે આ દિશામાં છેલ્લાં કેટલાંય વર્ષોથી પાર વગરનાં સંશોધનો ચાલી રહ્યાં છે.
નિષ્ણાતો માને છે કે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ શક્ય બનશે તો દુનિયાના ઘણા પ્રશ્નો ઉકેલાઈ જશે અને હાલનાં સુપરકમ્પ્યુટર્સને પણ જે ગણતરી કરતાં સદીઓ લાગે તે ગણતરીઓ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સ પલકવારમાં કરી લેશે!
હમણાં યુકેના ‘ફાયનાન્સિયલ ટાઇમ્સ’ અખબારમાં એવો અહેવાલ પ્રકાશિત થયો કે ગૂગલે પોતે ‘ક્વોન્ટમ સુપ્રીમસી’ મેળવી લીધી હોવાનો દાવો કર્યો છે. મતલબ કે ગૂગલના સંશોધકોએ આજના સુપરકમ્પ્યુટર પણ જેનો ઉકેલ મેળવી શકતા નથી એવી કોઈક જબરી સમસ્યા ગણતરીની પળોમાં ઉકેલી નાખી શકે તેવી ટેકનોલોજી વિકસાવી લીધી છે! આ સાથે ટેકનોલોજી દુનિયામાં જબરો ખળભળાટ મચી ગયો.
ગૂગલના ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગના પ્રોજેક્ટમાં અમેરિકાની નેશનલ એરોનોટિક્સ એન્ડ સ્પેસ એડમિનિસ્ટ્રેશન (નાસા) સંસ્થા સંકળાયેલી હોવાનું મનાય છે. નાસાની વેબસાઈટ પર ગૂગલનું ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ સંબંધિત રિસર્ચ પેપર થોડા સમય માટે પ્રકાશિત થયું.
આ રિસર્ચ પેપર અનુસાર, ગૂગલે લાખો આંકડાઓની એક સિકવન્સ જનરેટ કરવા માટે ૫૩ ક્યૂબિટ (મૂળ ૫૪ ક્યૂબિટ, પણ એકે કામ ન કર્યું. ‘ક્યૂબિટ’ એટલે શું, એની વાત આગળ!) ધરાવતા પ્રોસેસરનો ઉપયોગ કર્યો છે.
પહેલી નજરે આ આંકડાઓ રેન્ડમલી, એટલે કે કોઈ ચોક્કસ પેટર્ન વિના જનરેટ થયા હોય તેવું લાગે, પરંતુ વાસ્તવમાં તે ગૂગલે તૈયાર કરેલ એક અલ્ગોરિધમ અનુસાર એક ચોક્કસ પેટર્ન ધરાવે છે. હાલના પરંપરાગત સુપરકમ્પ્યુટરે આમાંની કેટલીક વેલ્યૂઝ તપાસી અને તે સાચી હોવાનું જણાયું.
આવતી કાલના હવામાનની એકદમ સચોટ આગાહી શક્ય તો છે, પરંતુ એ માટે આજના સુપરકમ્પ્યુટર્સે પણ એટલી ગણતરી કરવી પડે છે કે તે પરિણામ આપે તે પહેલાં તો આવતી કાલ, ગઈ કાલ બની જાય!
ગૂગલે તેના ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરને ‘સાયકામોર’ નામ આપ્યું છે, એવું મનાય છે કે આઇબીએમ કંપનીના ‘સમિટ’ નામના આજના સૌથી આધુનિક ગણાતા સુપરકમ્પ્યુટરને જે ગણતરી પૂરી કરતાં ૧૦,૦૦૦ વર્ષ લાગી શકે, એ જ ગણતરી ગૂગલના ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરે ૨૦૦ સેકન્ડમાં કરી લીધી (લેખના મથાળાની તસવીર ક્વોન્ટસ પ્રોસેસર્સને ઠંડાં રાખવા માટેના રેફ્રિજરેટરની છે)!
જોકે નિષ્ણાતો કહે છે કે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર આપણી બધી સમસ્યાઓ પળવારમાં ઉકેલી આપશે એવી આશા રાખવી ખોટી છે. તેમના મતે, ગૂગલે જે કંઈ કરી બતાવ્યું છે એ ફેરારી કાર અને ટ્રક વચ્ચેની રેસ જેવું હતું. આ રેસમાં ફેરારી કાર જીતે એ સ્વાભાવિક છે પણ એટલે ટ્રક જે કંઈ કરી શકે એ બધાં કામ ફેરારી પણ કરી શકે એવું સાબિત થતું નથી.
હવે ગૂગલે તેનું રિસર્ચ પેપર વેબસાઇટ પરથી દૂર કરી દીધું છે અને તેના વિશે ચૂપ્પી સાધી લીધી છે!
એવું તે શું છે આ ક્વોન્ટમ કમ્યુટિંગ?
આ જટિલ વિષયમાં ખાબકતાં પહેલાં, તેની જરૂર કેમ છે એ સમજવા, એક સાદું ઉદાહરણ લઈએ.
અપૂરતા પ્રોસેસિંગ પાવરનો ઉકેલ – ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ
આ વખતના ચોમાસામાં તમે કદાચ નોંધ્યું હશે કે અખબારોમાં આગામી દિવસોમાં વરસાદની જે આગાહીઓ આવતી હતી તે ઘણે અંશે સાચી પડતી હતી. અમુક તમુક તારીખે, અમુક તમુક વિસ્તારોમાં ભારે વરસાદ પડશે એવી આગાહી હોય અને ખરેખર એ દિવસોમાં, એ વિસ્તારોમાં વરસાદ પડે પણ ખરો!
સામાન્ય રીતે આવી આગાહી અમુક દિવસો પછીની સ્થિતિ માટે ઘણી સચોટ રીતે થઈ શકે છે, પરંતુ તદ્દન નજીકના સમય માટેની આગાહીમાં હજી પણ ચોકસાઈ મળી શકતી નથી. તેનું કારણ એ છે કે હવામાનની આગાહી કરવા માટે હવામાનશાસ્ત્રીઓ પૃથ્વીને થ્રી-ડી ગ્રિડમાં વિભાજિત કરી નાખે છે, પછી એ ગ્રિડના દરેક ચોકઠામાં વાતાવરણમાંના પવન, ગરમીમાં થતા ફેરફારો, સૂર્યનાં વિકિરણો, ભેજ, સપાટી પરના પાણીની ગતિ, એનું વિતરણ વગેરેની માહિતી મેળવવામાં આવે છે.
આ બધા ડેટાના આધારે ભૌતિકશાસ્ત્ર, રસાયણશાસ્ત્રના નિયમોના આધારે વિવિધ ગણતરીઓ કરવામાં આવે છે. તેને આધારે ગ્રિડ પરના જુદા જુદા ચોકઠામાંની સ્થિતિ, તેની આસપાસના ચોકઠા પર કેવી અસર કરશે તેનો તાગ મેળવવામાં આવે છે. એ પરથી છેવટે આગામી સમયમાં ક્યા સ્થળે હવામાનમાં કેવાં પરિવર્તન થશે તેનો ક્યાસ કાઢવામાં આવે છે.
પહેલાંનાં સમયમાં પૃથ્વીના વાતાવરણમાં તમામ જગ્યાએથી હવામાન સંબંધિત ડેટા એકઠો કરવો એ જ મોટી કવાયત હતી. ટેકનોલોજીમાં સતત વિકાસથી આ કામ સહેલું બન્યું અને હવે અત્યંત વિશાળ માત્રામાં ડેટા મળવા લાગ્યો. પરંતુ તો બીજી સમસ્યા ઊભી થઈ! હવે એટલા મોટા પ્રમાણમાં ડેટા એકઠો થાય છે કે વિવિધ કમ્પ્યુટિંગ મોડેલ્સ, અલ્ગોરિધમ્સને આધારે આ ડેટાને એકમેક સાથે સરખાવવો એ મોટી કસરત બને છે.
એટલે જ એવું કહી શકાય કે આવતી કાલના હવામાનની એકદમ સચોટ આગાહી શક્ય તો છે, પરંતુ એ માટે આજના સુપરકમ્પ્યુટર્સે પણ એટલી ગણતરી કરવી પડે છે કે તે પરિણામ આપે તે પહેલાં તો આવતી કાલ, ગઈ કાલ બની જાય!
આ તો માત્ર હવામાનના ડેટાના પ્રોસેસિંગની વાત થઈ. દુનિયાનાં બીજાં અનેક ક્ષેત્રોમાં હવે આ સમસ્યા નડી રહી છે. ડેટા ભરપૂર માત્રામાં મળી રહ્યો છે પરંતુ એ ડેટાનો યોગ્ય ઉપયોગ કરી શકાય તે રીતે તેના પર પ્રોસેસિંગ કરવાની કમ્પ્યુટર્સની ક્ષમતા ઓછી પડે છે!
વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે હાલના કમ્પ્યુટર, સુપરકમ્પ્યુટર્સની પણ ક્ષમતા ઓછી પડે છે તે સમસ્યાનો ઉકેલ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગમાં સમાયેલો છે. નિષ્ણાતો માને છે કે પરંપરાગત કમ્પ્યુટર્સને જે ગણતરીઓ કરતાં સદીઓનો સમય લાગી શકે એ જ કામ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર ગણતરીની મિનિટ્સમાં કરી શકે છે.
આ ચમત્કાર કઈ રીતે શક્ય છે એ સવાલનો જવાબ મેળવવા માટે આપણે પરંપરાગત કમ્પ્યુટર કઈ રીતે કામ કરે છે અને ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર તેનાથી કઈ રીતે જુદા છે એ સમજવું રહ્યું.
પરંપરાગત કમ્પ્યુટર કઈ રીતે કામ કરે છે?
આપણે સૌ આછી-પાતળી રીતે અથવા જો આ વિષયના જાણકાર હોઈએ તો પાકી રીતે જાણીએ છીએ કે કમ્પ્યુટર્સ એ ડિજિટલ અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ટેકનોલોજીનો વિષય છે અને તે બિટ્સ તરીકે ઓળખાતા બાઇનરી ડિજિટ્સથી બનતા ડેટાને સમજી શકે છે અને તેના પર પ્રોસેસિંગ કરી શકે છે.
બાઇનરી ડિજિટ્સ એ છેવટે તો માત્ર ૦ અને ૧ એમ બે જ અંકની રમત છે. કમ્પ્યુટરના સ્ક્રીન પર આપણે જે કંઈ જોઇએ છીએ પછી તે ટેક્સ્ટ હોય ઇમેજ હોય, ઓડિયો હોય કે બીજુ કંઈ પણ એ બધું છેવટે ૦ અને એકથી જ સર્જાય છે.
ભૌતિક રીતે જોઇએ તો ૦ અને ૧ બાઇનરી નંબર્સ એટલે સ્પષ્ટપણે ‘હા’ અથવા ‘ના’ની વાત. તેમાં વચ્ચેના કોઈ ‘જો અને તો’ જેવી અસ્પષ્ટતાને સ્થાન ન હોય. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો કમ્પ્યુટર બધું જ ‘કાળું અથવા ધોળું’ એવી રીતે જોઈ શકે છે, તેમાં ગ્રે શેડ્સને કોઈ સ્થાન નથી.
જેમ સિક્કાની બે બાજુ હોય કે કોઈ ઇલેક્ટ્રિક સ્વિચ કાં તો ચાલુ હોય અથવા બંધ હોય, બરાબર એ જ રીતે કમ્પ્યુટરમાં ડેટાને બાઇનરી નંબર્સ માત્ર ૦ અથવા ૧ એવી બે સ્થિતિમાં દર્શાવવામાં આવે છે.
કોઈ પણ પ્રકારના ડેટાને બાઇનરી ડિજિટ્સમાં ફેરવીને તેને સ્ટોર કરવાની અને એ જ રીતે તેની ગણતરી કરવાનું કામ કમ્પ્યુટર કેવી રીતે કરે છે, આવી પદ્ધતિ જ કેમ અપનાવવામાં આવી એ એક અલગ, આખા લેખનો વિષય છે પણ હાલ પૂરતું આપણું ફોકસ આપણા મૂળ મુદ્દા પર જાળવી રાખીએ.
નિષ્ણાતો ૦ અને ૧ બાઇનરી ડિજિટ્સ તથા તેને અંકુશ કરતા ટ્રાન્ઝિસ્ટર્સથી આગળ વધીને ડેટા સ્ટોરેજ કરવા માટે તથા તેના પર પ્રોસેસિંગ કરવા માટે કોઈક નવા રસ્તાની શોધમાં લાગ્યા છે.
કમ્પ્યુટર્સમાં ૦ અને ૧ બાઇનરી ડિજિટને કમ્પ્યુટર સમજી શકે તેવી રીતે દર્શાવવા માટે વોલ્ટેજની મદદ લેવામાં આવે છે. જો વોલ્ટેજ હાજર હોય તો ૧ અને વોલ્ટેજ ગેરહાજર હોય તો ૦. સ્ટોરેજની રીતે જોઇએ તો મેગ્નેટિક હાર્ડ ડિસ્ક પર મેગ્નેટિક ડિરેકશન બદલાય કે એની એ જળવાય એ પણ બાઇનરી ડિજિટની રીતે જ કમ્પ્યુટર સમજે છે.
હવે એ સવાલ થાય કે કમ્પ્યુટર ૦ અને ૧થી બનતા ડેટામાં ફેરફાર કેવી રીતે કરે છે, કેમ કે ગણતરીઓ તો તેના આધારે જ થાય છે! આ કામ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ સિગ્નલની આવનજાવન પર ચોકીદાર તરીકે કામ કરતા ટ્રાન્ઝિસ્ટર્સની મદદથી થાય છે. જો ટ્રાન્ઝિસ્ટર્સ ઇલેક્ટ્રોનિક સિગ્નલને પાસ થવા દે તો કમ્પ્યુટર તેને બિટ-૧ તરીકે સમજે છે અને જો સિગ્નલ પાસ ન થાય તો કમ્પ્યુટર તેને બિટ-૦ તરીકે સમજે છે.
કમ્પ્યુટરમાં બધી રમત અંતે તો ૦ અને ૧ પર જ છે અને ૦ અને ઍ પર દેખરેખનું કામ પ્રોસેસર્સમાંના ટ્રાન્ઝિસ્ટરની મદદથી થાય છે.
હાલના કમ્પ્યુટરની મર્યાદા શી છે?
આપણે જાણીએ છીએ કે વર્ષો પહેલાંનાં કમ્પ્યુટર્સ આખેઆખા મોટા રૂમ જેટલી જગ્યા રોકે એટલાં વિશાળ કદનાં હતાં. હવે તેનું કદ વધુને વધુ નાનું થતું જાય છે. આપણી હથેળીમાં સમાઈ જતા સ્માર્ટફોન આખરે તો એક પ્રકારનાં કમ્પ્યુટર્સ જ છે. ઇલેક્ટ્રોનિક ડિવાઇસીસમાંના પ્રોસેસર્સનું કદ સતત ઘટતું જાય છે અને તેમાં ટ્રાન્ઝિસ્ટર્સ જેવા વિવિધ ઘટકોને સમાવવાની ક્ષમતા ગજબની વધતી જાય છે.
થિયરીની રીતે જોઈએ તો ટ્રાન્ઝિસ્ટર્સનું કદ વધુ ને વધુ નાનું થઇ શકે છે પરંતુ છેવટે તેની ભૌતિક મર્યાદા આવશે અને ત્યારે એવી સ્થિતિ સર્જાશે કે તેમાંથી ઇલેક્ટ્રોનિક સિગ્નલને પસાર થવા પર કોઈ અંકુશ રહેશે નહીં. જો આવો અંકુશ ન રહે, તો ૦ અને ૧ સ્થિતિ સર્જવામાં અંધાધૂંધી વ્યાપી જાય.
બીજી તરફ વધુ ને વધુ નાનાં છતાં વધુ ઝડપથી, વધુ ગણતરી કરી શકે તેવાં સાધનોની જરૂરિયાત સતત વધી રહી છે. એટલે જ નિષ્ણાતો ૦ અને ૧ બાઇનરી ડિજિટ્સ તથા તેને અંકુશ કરતા ટ્રાન્ઝિસ્ટર્સથી આગળ વધીને ડેટા સ્ટોરેજ કરવા માટે તથા તેના પર પ્રોસેસિંગ કરવા માટે કોઈક નવા રસ્તાની શોધમાં લાગ્યા છે.
આ શોધ વર્ષોથી ચાલી રહી છે અને નિષ્ણાતો જુદા જુદા ઘણા રસ્તાઓ પર આગળ વધી રહ્યા છે, તેમાંનો એક જબરો આશાભર્યો રસ્તો છે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ!
ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ કઈ રીતે અલગ છે?
ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગનો કન્સેપ્ટ સમજતી વખતે એક વાત આપણે બરાબર સમજવાની જરૂર છે. ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર આજના પરંપરાગત કમ્પ્યુટરનું ‘ઘણું વધુ સારું’ વર્ઝન નથી. એ પરંપરાગત કમ્પ્યુટરથી બિલકુલ જુદી અને આગવી જ ટેકનોલોજી છે.
જેમ મીણબત્તી અને બલ્બ બંનેનું કામ પ્રકાશ ફેલાવવાનું છે, પરંતુ મીણબત્તીને હજાર કે અરે, લાખ ગણી સુધારો તો પણ એ બલ્બ બની ન શકે, એવો જ કંઈક તફાવત સાદા કમ્પ્યુટર અને ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર વચ્ચેનો છે.
અલબત્ત, જેમ મીણબત્તીમાં વાટને પ્રગટાવવાથી પ્રકાશ ફેલાય છે અને બલ્બમાં વચ્ચેની કોઈલને ચાર્જ્ડ કરવાથી પ્રકાશ ફેલાય છે, એવી રીતે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરમાં પણ કંઈક અંશે પરંપરાગત કમ્પ્યુટરના મૂળભૂત સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
આપણે જોયું તેમ પરંપરાગત કમ્પ્યુટરમાં ૦ અને ૧ બાઇનરી બિટ્સથી બધી ગણતરીઓ થાય છે, જ્યારે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગમાં બિટને સ્થાને ‘ક્યૂબિટ (ક્વોન્ટમ બિટ)’નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
હાલના કમ્પ્યુટર્સની મર્યાદાનો વિજ્ઞાનીઓ કેવી મજાની રીતે ઉપાય શોધી રહ્યા છે એ બરાબર સમજજો.
બાઇનરી બિટ્સ વ્યવસ્થામાં બે જ સંભાવના છે – કાં તો ૦ અથવા ૧. જ્યારે ક્યૂબિટ કાં તો ૦, કાં તો ૧ અને કાં તો ‘બંને વચ્ચેનું કંઇક’ એવી સ્થિતિ સર્જે છે! આમ ક્યૂબિટમાં સંભાવનાઓ ખરા અર્થમાં અસીમ બની જાય છે. આપણે જોયું તેમ પરંપરાગત કમ્પ્યુટર માત્ર કાળું અથવા માત્ર ધોળું એવી રીતે જુએ છે, જ્યારે ક્યૂબિટ કાળું અને ધોળું અને બંને વચ્ચેની અફાટ શક્યતાઓ એ બધું જ જુએ છે.
બાઇનરી બિટ્સ વ્યવસ્થામાં બે જ સંભાવના છે – કાં તો ૦ અથવા ૧. જ્યારે ક્યૂબિટ કાં તો ૦, કાં તો ૧ અને કાં તો ‘બંને વચ્ચેનું કંઇક’ એવી સ્થિતિ સર્જે છે! આમ ક્યૂબિટમાં સંભાવનાઓ અસીમ બની જાય છે.
ફેર માત્ર એટલો છે કે આ સંભાવનાઓને અંતે, આખરે જે તે સ્થિતિને ૦ અથવા એકની દૃષ્ટિથી જોવામાં આવે છે.
આનો અર્થ એ થયો કે જ્યારે ગણતરી કરવાની હોય ત્યારે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર ૦ અને ૧થી બનતી બધી જ સંભાવનાઓનો ઉપયોગ કરી શકે છે અને છેવટે ૦ અથવા ૧ રૂપી સ્પષ્ટ પરિણામ આપી શકે છે!
ગૂંચવાયા હોય તો ફરી એક સાદું ઉદાહરણ લઈએ.
ધારો કે આપણે કોઈ પરંપરાગત કમ્પ્યુટરને, ગૂગલ બુક્સ સ્ટોરમાં ઉપલબ્ધ, સૌથી વધુ શબ્દો ધરાવતું પુસ્તક શોધવાનું કામ સોંપ્યું. આથી તે એક પછી એક દરેક પુસ્તકને સ્કેન કરીને, તેમાંના શબ્દોની સંખ્યા શોધીને તેને ૦ અને ૧ માં દર્શાવવાની જહેમત શરૂ કરશે. પુસ્તકોની સંખ્યા બહુ વધુ હોય તો આ કામમાં વર્ષો લાગી શકે.
હવે જો આ જ કામ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરને સોંપવામાં આવે, તો એક સાથે કેટલાંય પુસ્તકોને સ્કેન કરવા લાગે અને તેમાંના શબ્દોની સ્પષ્ટ સંખ્યા નક્કી કરવા લાગે. પરિણામે, સાદા કમ્પ્યુટરની સરખામણીમાં તે ઘણી વધુ ઝડપથી ગણતરી કરીને આપણે કહી શકે કે કયા પુસ્તકમાં સૌથી વધુ શબ્દો છે.
હવે આ વાત જરા વધુ ઊંડાણથી સમજીએ.
પરંપરાગત કમ્પ્યુટરના કામકાજને સામાન્ય રીતે બે બાજુ ધરાવતા સપાટ સિક્કા સાથે સરખાવવામાં આવે છે. જ્યારે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગના કન્સેપ્ટને આપણે પૃથ્વીના ગોળા સાથે સરખાવી શકીએ. જેમાં ઉત્તર ધ્રુવ ૧ અને દક્ષિણ ધ્રુવ ૦ની સ્થિતિ દર્શાવે છે. હવે આપણે પૃથ્વીના ગોળાના કેન્દ્રમાં રહીને પૃથ્વીની સપાટી પરનું કોઈ પણ બિંદુ જોઈએ, તો સમગ્ર ગોળાની સપાટી પર આવાં અનેક બિંદુઓ આપણે જોઈ શકીએ છીએ.
ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગમાં ગણતરી કરતી વખતે આ બધી જ સંભાવનાઓ એક સાથે કમ્પ્યુટર ધ્યાનમાં લઈ શકે છે અને છેવટે જ્યારે પરિણામ આપવાની વાત આવે ત્યારે સપાટી પરનું ચોક્કસ બિંદુ ઉત્તર ધ્રુવથી અને દક્ષિણ ધ્રુવથી કેટલું દૂર છે તેનું એક નિશ્ચિત માપ કાઢી શકાય છે. આ માપમાં બીજી કોઈ સંભાવનાઓ શક્ય નથી એટલે કે વાત હરી ફરીને પાછી ૦ અથવા ૧ એવી નિશ્ચિતતા પર આવીને ઊભી રહે છે!
આપણે પૃથ્વીના ગોળાના કેન્દ્રમાં રહીને પૃથ્વીની સપાટી પરનું કોઈ પણ બિંદુ જોઈએ, તો સમગ્ર ગોળાની સપાટી પર આવાં અનેક બિંદુઓ આપણે જોઈ શકીએ છીએ, હવે વાત ૦ અને ૧ જેટલી સીમિત નથી!
ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગમાં બે શબ્દો મહત્ત્વના છે – સુપરપોઝિશન અને એન્ટેંગલમેન્ટ.
ક્યૂબિટ્સ ૧ અને ૦ અને બંને વચ્ચેનું કંઈ પણ એવી સ્થિતિ ધારણ કરી શકે છે, તેને સુપરપોઝિશન કહે છે. જ્યારે ક્વોન્ટમ પાર્ટિકલ્સ એકબીજાની સાથે સંકળાય ત્યારે એન્ટેંગલમેન્ટની સ્થિતિ સર્જાય છે.
ફરી પાછું પૃથ્વીના ગોળાનું ઉદાહરણ લઇએ તો ગોળાની સપાટી પરનું કોઈ પણ બિંદુ જેમ ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવ સાથે એક નિશ્ચિત સંબંધ ધરાવે છે, તેમ ગોળા પરનાં બીજાં અસંખ્ય બિન્દુઓ સાથે પણ સંબંધ ધરાવે છે. જ્યારે આવા કોઈ પણ બે બિંદુમાં કંઈ પણ ફેરફાર થાય તો તેને આધારે બાકીનું બધું જ બદલાઈ જાય છે.
એટલે કે એક બિંદુમાં કંઈ ફેરફાર થાય તો બીજા બિંદુમાં પણ આપોઆપ ફેરફાર થાય જ. આને કારણે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગમાં એકબીજાને સમાંતર ચાલતી હોય એવી અસંખ્ય ગણતરીઓ એક સાથે થઈ શકે છે. આ જ કારણે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર આજનાં પરંપરાગત કમ્પ્યુટર્સની સરખામણીમાં અનેકગણી વધુ ઝડપે ગણતરીઓ કરીને છેવટે નિશ્ચિત પરિણામો આપી શકે છે!
ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગમાં મુશ્કેલીઓ શી છે?
કનસેપ્ટની રીતે આ આખી વાત ગૂંચવણભરી હોવા છતાં ઘણે અંશે સમજાય એવી છે કે પરંપરાગત કમ્પ્યુટરમાં ૦ અને ૧ એવી બે જ નિશ્ચિત સ્થિતિ આધારિત ગણતરી હોવાથી તેની ક્ષમતા મર્યાદિત છે, જ્યારે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગમાં ૦ અને ૧ અને બંને વચ્ચેની અફાટ શક્યતાઓ ધ્યાને લઈ શકાતી હોવાથી તેમાં ગણતરીની લગભગ કોઈ મર્યાદા જ નથી.
તો પછી ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ વિકસાવવામાં આટલાં બધાં વર્ષો કેમ લાગી રહ્યા છે? કારણ એ છે કે ઉપર વર્ણવેલી થિયરી અનુસાર પ્રોસેસરમાંના એટમના ફોટોન રૂપી ક્યૂબિટ્સની વિવિધ પ્રોપર્ટીઝ પર આપણો અંકુશ રહે એવું વાતાવરણ સર્જવું અને ખાસ તો ક્યૂબિટ્સની પ્રોપર્ટીમાં આપણે ધારીએ એ રીતે ફેરફાર કરવાની ક્ષમતા કેળવવી એ જબરું મુશ્કેલ કામ છે.
વિજ્ઞાન તેજ ગતિએ આગળ વધી રહ્યું છે, તેમ છતાં, ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર આપણે તો કદાચ ક્યારેય નરી આંખે જોઈશું નહીં, પણ તેની અસર આપણા જીવન પર જરૂર થશે અને જબરી થશે!
ઉપરાંત, ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરને ખરેખર પાવરફૂલ બનાવવા માટે તેમાં હજારો ક્યૂબિટ્સ હોવા જરૂરી છે, પણ ક્યૂબિટ્સને જરા પણ વાઇબ્રેશન આવે તો તેનાથી થતી ગણતરી ખોરવાઈ શકે છે. હાલનાં કમ્પ્યુટર્સમાં જો ગણતરીમાં ભૂલો થાય તો તેને આપોઆપ સુધારી લેવાની વ્યવસ્થા હોય છે, આવી વ્યવસ્થા ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર માટે પણ વિક્સાવવી જરૂરી છે.
અલબત્ત, હવે ગૂગલના દાવા મુજબ તેણે આ બધી મુશ્કેલીઓનો ઉપાય મેળવી લીધો હોય તેવું લાગે છે. ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર આપણે તો કદાચ ક્યારેય નરી આંખે જોઈશું નહીં, પણ તેની અસર આપણા જીવન પર જરૂર થશે અને જબરી થશે!
ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર કેવું હોય છે?
કમ્પ્યુટરની આપણી સાદી સમજ સીપીયુ, કીબોર્ડ અને મોનિટર ધરાવતા સાધનની છે પરંતુ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર તેનાથી સાવ જૂદું છે.
ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર તીવ્ર ઠંડક ધરાવતા વિશાળ રૂમ્સમાં એકબીજા સાથે વાયર્સના ગૂંચળાથી કનેક્ટેડ સંખ્યાબંધ સેન્ટ્રલ પ્રોસેસિંગ યુનિટ્સનાં બનેલાં હોય છે.
સુપરકમ્પ્યુટર પણ કંઈક આ જ પ્રકારનાં હોય છે. વિશ્વનું આજનું સૌથી પાવરફૂલ મનાતું સુપરકમ્પ્યુટર એક સેકન્ડમાં ૧,૪૮,૦૦૦ ટ્રિલિયન ગણતરીઓ કરી શકે છે. આ કામ કરવા માટે અમુક ચોક્કસ રીતે કનેક્ટેડ ૯૦૦૦ જેટલા આઇબીએમ સીપીયુની જરૂર પડે છે.
ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સનો વિચાર ઘણો જૂનો છે, પણ અત્યાર સુધી જે કોઈ ગણ્યાંગાંઠ્યાં ‘પ્રોટોટાઇપ’ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સ વિકસ્યાં છે, તે અન્ય સુપરકમ્પ્યુટર જેવી જ, પણ વધુ ઝડપી ગણતરી કરી શકે છે.
ગૂગલના સંશોધકોનો દાવો છે કે તેમના ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરે જે ગણતરી કરી બતાવી છે, તે માત્ર ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર પર જ સંભવ છે.
એ પણ ધ્યાને લેવા જેવું છે કે ગૂગલના ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરમાં માત્ર ૫૪ ક્યૂબિટ્સનો ઉપયોગ થયો છે, જ્યારે આવા કમ્પ્યુટર ખરેખર નોંધપાત્ર બને એ માટે તેમાં હજારોની સંખ્યામાં ક્યૂબિટ્સ જોઈશે.
જોકે એ પણ ધ્યાને લેવા જેવું છે કે ગૂગલના ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરમાં માત્ર ૫૪ ક્યૂબિટ્સનો ઉપયોગ થયો છે, જ્યારે આવા કમ્પ્યુટર ખરેખર નોંધપાત્ર બને એ માટે તેમાં હજારોની સંખ્યામાં ક્યૂબિટ્સ જોઈશે.
ડી-વેવ સિસ્ટમ્સ નામની કેનેડાની એક કંપનીએ વર્ષ ૨૦૧૧થી ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર સિસ્ટમ્સ બનાવવાની શરૂઆત કરી છે. તેના દાવા મુજબ, તેણે બનાવેલી ૧૦૦૦ ક્યૂબિટની સિસ્ટમ અત્યારે નાસામાં કાર્યરત છે અને વર્ષ ૨૦૨૦ સુધીમાં કંપની ૫૦૦૦ ક્યૂબિટ સિસ્ટમ કમર્શિયલી લોન્ચ કરી દેશે.
આ કંપનીના દાવા અનુસાર ફોક્સવેગન કાર કંપનીએ ચીનના બિજિંગ શહેરમાં ફરતી ૧૦,૦૦૦ કાર્સના ડેટાના આધારે ટેક્સીઓના કાફલાને વધુ સારી રીતે કન્ટ્રોલ કરવાના ઉપાયો શોધવા માટે ડી-વેવ સિસ્ટમ્સના ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સનો ઉપયોગ કર્યો છે. જોકે તેને સંબંધિત રિસર્ચ પેપરમાં આ સિસ્ટમ હાલના અલ્ગોરિધમ્સથી કેવી રીતે વધુ સારી છે તેની બહુ સ્પષ્ટતા મળતી નથી.
ભારતમાં ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર છે?
જવાબ છે ના! હાલમાં ભારતમાં કોઈ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર નથી.
જોકે વર્ષ ૨૦૧૮માં ભારત સરકારના ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજીએ ક્વોન્ટમ-ઇનેબલ્ડ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી નામનો એક પ્રોગ્રામ શરૂ કર્યો છે અને ત્રણ વર્ષમાં તેમાં સંશોધન માટે રૂપિયા ૮૦ કરોડ ફાળવ્યા છે.
આ પ્રોગ્રામનું લક્ષ્ય આવતા એક દાયકામાં ભારતમાં જ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરનું નિર્માણ કરવાનું છે.
કમ્પ્યુટર સાયન્સમાં ઊંડા ઊતરવા માગતા વિદ્યાર્થીઓએ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ બરાબર સમજવા જેવું છે કારણ કે ઇન્ટરનેટ ઓફ થિંગ્સ, મશીન લર્નિંગ, આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સ વગેરે આજના સમયની બહુ ગાજતી ટેકનોલોજીનો બધો આધાર છેવટે તો, આપણે કેટલા ડેટાનું કેટલી ઝડપે પ્રોસેસિંગ કરી શકીએ છીએ તેના પર જ છે!
