Google की नई क्वांटम चिप ने उस समस्या का समाधान कर दिया है जिसे क्रैक करने के लिए सबसे अच्छे सुपरकंप्यूटर को ब्रह्मांड की आयु से एक चौथाई गुना अधिक समय लगेगा।

Google वैज्ञानिकों ने एक नया क्वांटम प्रोसेसर बनाया है, जिसने पांच मिनट में एक ऐसी समस्या का समाधान कर दिया, जिसे हल करने में दुनिया के सर्वश्रेष्ठ सुपर कंप्यूटर को 10 सेप्टिलियन वर्ष लग गए होंगे। यह सफलता क्वांटम कंप्यूटरों को कम त्रुटि-प्रवण बनाने की अनुमति देगी, जितना बड़ा हो जाएगा, एक मील का पत्थर हासिल करेगा जो दशकों पुरानी बाधा को पार कर जाएगा।
क्वांटम कंप्यूटर स्वाभाविक रूप से “शोर” हैं, जिसका अर्थ है कि, त्रुटि-सुधार प्रौद्योगिकियों के बिना, 1,000 में से प्रत्येक qubits – क्वान कंप्यूटर के मूलभूत निर्माण खंड – विफल हो जाते हैं।
इसका मतलब यह भी है कि सुसंगतता का समय (कितनी देर तक क्यूबिट एक सुपरपोजिशन में रह सकते हैं ताकि वे समानांतर में गणना की प्रक्रिया कर सकें) कम रहता है। इसके विपरीत, प्रत्येक पारंपरिक कंप्यूटर में 1 बिलियन बिलियन बिट्स में से एक विफल रहता है.
यह उच्च त्रुटि दर इन मशीनों को बढ़ाने में प्रमुख बाधाओं में से एक है, इसलिए वे सबसे तेज़ सुपर कंप्यूटरों की तुलना में कहीं बेहतर प्रदर्शन करने के लिए पर्याप्त हैं। यही कारण है कि अनुसंधान बेहतर और कम त्रुटि-प्रवण वाले क्वांटम कंप्यूटर बनाने पर केंद्रित है – न कि केवल अधिक – क्यूबिट।
Google का कहना है कि यह नया है क्वांटम प्रोसेसिंग यूनिट (क्यूपीयू)जिसे “विलो” कहा जाता है, “सीमा से नीचे” परिणाम प्राप्त करने वाला दुनिया का पहला है – कंप्यूटर वैज्ञानिक द्वारा उल्लिखित एक मील का पत्थर पीटर शोर में एक 1995 पेपर. टीम ने जर्नल में 9 दिसंबर को प्रकाशित एक अध्ययन में प्रौद्योगिकी की रूपरेखा प्रस्तुत की प्रकृति.
दशकों पहले स्थापित एक समस्या को सुलझाना
सफलता – इस “सीमा से नीचे” मील के पत्थर को प्राप्त करना – इसका मतलब है कि क्वांटम कंप्यूटर में त्रुटियां तेजी से कम हो जाएंगी क्योंकि आप अधिक भौतिक जोड़ते हैं qubits. यह भविष्य में क्वांटम मशीनों को बढ़ाने का मार्ग प्रशस्त करता है।
प्रौद्योगिकी तार्किक qubits पर निर्भर करती है। यह एक जाली संरचना में भौतिक क्वैबिट के संग्रह का उपयोग करके एन्कोड किया गया एक क्वबिट है। एकल तार्किक क्वबिट में सभी भौतिक क्वबिट समान डेटा साझा करते हैं, जिसका अर्थ है कि यदि कोई क्वबिट विफल हो जाता है, तो गणना जारी रहती है क्योंकि जानकारी अभी भी तार्किक क्वबिट के भीतर पाई जा सकती है।
Google वैज्ञानिकों ने कई बदलाव करके घातीय त्रुटि में कमी के लिए पर्याप्त विश्वसनीय क्वैबिट का निर्माण किया। उन्होंने अंशांकन प्रोटोकॉल में सुधार किया, त्रुटियों की पहचान करने के लिए मशीन लर्निंग तकनीकों में सुधार किया और डिवाइस निर्माण विधियों में सुधार किया। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि उन्होंने सर्वोत्तम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए भौतिक क्वैबिट को ट्यून करने की क्षमता को बरकरार रखते हुए सुसंगतता समय में सुधार किया।
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“क्वांटम त्रुटि सुधार में हम जो करने में सक्षम हुए हैं वह वास्तव में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर है – वैज्ञानिक समुदाय के लिए और क्वांटम कंप्यूटिंग के भविष्य के लिए – जो है [to] दिखाएँ कि हम एक ऐसी प्रणाली बना सकते हैं जो क्वांटम त्रुटि सुधार सीमा से नीचे काम करती है,” जूलियन केलीGoogle क्वांटम AI के क्वांटम हार्डवेयर के निदेशक ने लाइव साइंस को बताया।
इस चुनौतीपूर्ण कार्य के लिए सिस्टम से शुरू की गई त्रुटियों से अधिक त्रुटियों को हटाने की आवश्यकता है। केली ने बताया कि इस सीमा के नीचे, वैज्ञानिक क्वांटम कंप्यूटर को बड़ा और बड़ा बना सकते हैं, और त्रुटियां कम होती रहेंगी।
केली ने कहा, “यह 30 वर्षों से एक उत्कृष्ट चुनौती रही है – क्योंकि 90 के दशक के मध्य में क्वांटम त्रुटि सुधार के विचार की कल्पना की गई थी।”
क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए चौंकाने वाले परिणाम
Google शोधकर्ताओं ने रैंडम सर्किट सैंपलिंग (आरसीएस) बेंचमार्क के खिलाफ विलो का परीक्षण किया, जो अब क्वांटम कंप्यूटिंग चिप्स का आकलन करने के लिए एक मानक मीट्रिक है। इन परीक्षणों में, विलो ने पाँच मिनट से भी कम समय में गणनाएँ पूरी कीं आज के सबसे तेज़ सुपर कंप्यूटर 10 सेप्टिलियन वर्ष. यह ब्रह्माण्ड की आयु से लगभग एक चौथाई गुना अधिक है।
विलो क्यूपीयू का पहला संस्करण भी लगभग 100 माइक्रोसेकंड का सुसंगत समय प्राप्त कर सकता है – जो कि Google की पिछली सिकामोर चिप से पांच गुना बेहतर है।
Google ने सबसे पहले इसकी घोषणा की Sycamore ने 2019 में RCS बेंचमार्क पास कर लिया थाजब वैज्ञानिकों ने एक ऐसी समस्या को हल करने के लिए चिप का उपयोग किया जिसकी गणना करने में एक क्लासिकल सुपर कंप्यूटर को 10,000 साल लग गए होंगे। जुलाई में, क्वांटिनम द्वारा एक नया क्वांटम कंप्यूटर बनाया गया उस रिकॉर्ड को 100 गुना तोड़ दिया.
फिर, अक्टूबर में, Google ने फिर से घोषणा की कि उसने ऐसा किया है एक नए “क्वांटम चरण” की खोज की गणनाओं को संसाधित करने के लिए सिकामोर का उपयोग करते समय, जिसका अर्थ है कि आज के सर्वश्रेष्ठ क्यूपीयू पहली बार व्यावहारिक अनुप्रयोगों में सबसे तेज़ सुपर कंप्यूटर से बेहतर प्रदर्शन कर सकते हैं।
केली ने कहा, “सुसंगतता का समय अब पहले की तुलना में बहुत अधिक है, और हम तुरंत मूल रूप से सभी भौतिक संचालन त्रुटि दरों को लगभग दो गुना कम कर देते हैं।”
“तो सभी अंतर्निहित क्वैबिट अपने हर काम में लगभग दो के कारक से बेहतर हो गए। यदि आप इस नए प्रोसेसर और सिकामोर के बीच तार्किक त्रुटि दर को देखें, तो लगभग 20 का अंतर है – और यह स्केलिंग से आता है लेकिन सीमा से भी नीचे धकेल रहा है।”
“सीमा से नीचे” से परे देखना
Google वैज्ञानिक अब प्रदर्शित करने का लक्ष्य बना रहे हैं उपयोगी एवं व्यावहारिक गणनाएँ आज के क्वांटम चिप्स के लिए, बेंचमार्किंग पर निर्भर रहने के बजाय।
केली ने लाइव साइंस को बताया कि अतीत में, टीम ने क्वांटम सिस्टम का सिमुलेशन किया है जिससे वैज्ञानिक खोजें और सफलताएं मिली हैं।
एक उदाहरण में भौतिकी के कल्पित नियमों से विचलन की खोज शामिल है। लेकिन ये परिणाम अभी भी सबसे शक्तिशाली शास्त्रीय कंप्यूटरों की पहुंच के भीतर थे।
इसके बाद, टीम 1 मिलियन में से एक की त्रुटि दर के साथ “बहुत, बहुत अच्छी तार्किक कक्षा” बनाना चाहती है। उन्होंने कहा, इसे बनाने के लिए उन्हें 1,457 फिजिकल क्यूबिट्स को एक साथ सिलने की जरूरत होगी।
यह क्षेत्र चुनौतीपूर्ण है क्योंकि केवल भौतिक हार्डवेयर का उपयोग करके वहां पहुंचना असंभव है – आपको शीर्ष स्तर पर त्रुटि-सुधार तकनीक की आवश्यकता होगी। वैज्ञानिक तब बेंचमार्किंग के साथ-साथ वास्तविक दुनिया के परिदृश्यों में सुपर कंप्यूटर से बेहतर प्रदर्शन करने के लिए तार्किक क्वैबिट को एक साथ जोड़ना चाहते हैं।