भारत की कंप्यूटिंग शक्ति एक लंबी छलांग लगाने के लिए तैयार है

कंप्यूटिंग, संचार और क्रिप्टोग्राफी में क्वांटम प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोगों के विकास के लिए राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (NQM) आठ वर्षों में ₹6,003.65 करोड़ देता है। क्वांटम कंप्यूटिंग, क्वांटम संचार, क्वांटम सेंसिंग और मेट्रोलॉजी, और क्वांटम सामग्री और उपकरणों पर शोध करने के लिए NQM के तहत चार विषयगत हब स्थापित किए जाएंगे।

NQM का उद्देश्य "आठ वर्षों में 50-1,000 भौतिक क्यूबिट्स के साथ क्वांटम कंप्यूटर" बनाना है। यह 2,000 किमी से अधिक दूरी के ग्राउंड स्टेशनों के बीच उपग्रह-आधारित सुरक्षित संचार विकसित करने, 2,000 किमी से अधिक अंतर-शहर क्वांटम कुंजी वितरण, और एक बहु -नोड क्वांटम नेटवर्क।एनक्यूएम उच्च संवेदनशीलता और परमाणु घड़ियों के साथ मैग्नेटोमीटर भी बनाएगा।

इन सभी डोमेन के लिए अत्याधुनिक अनुसंधान एवं विकास की आवश्यकता है, और सीखने की अवस्था तीव्र है। भले ही सभी लक्ष्यों की प्राप्ति न हो, NQM के प्रयासों से भारत की क्वांटम कंप्यूटिंग और संबंधित सामग्री विज्ञान की समझ को बढ़ावा मिलना चाहिए।

क्यू-कंप्यूटिंग उप-परमाणु कणों के कई विशिष्ट गुणों का उपयोग करता है। एक पारंपरिक कंप्यूटर स्विच से गुजरने वाली धाराओं के माध्यम से काम करता है। किसी दिए गए क्षण में, प्रत्येक कंप्यूटिंग इकाई या बिट या तो शून्य (वर्तमान बंद) या एक (वर्तमान चालू) पर होता है। क्वांटम बिट्स, या क्यूबिट्स, "सुपरपोज़िशन" की तीसरी अवस्था में हो सकते हैं - एक ही समय में चालू और बंद दोनों।

इस वजह से, qubits अधिक जानकारी संग्रहीत कर सकते हैं, और संख्याओं को बहुत तेजी से कम कर सकते हैं। एक दो-बिट सिस्टम चार राज्यों (00, 01, 10 और 11) में से किसी का भी प्रतिनिधित्व कर सकता है, लेकिन एक निश्चित समय में केवल एक का प्रतिनिधित्व कर सकता है। दूसरी ओर एक दो-qubit प्रणाली एक ही समय में सभी चार राज्यों का प्रतिनिधित्व कर सकती है। क्यूबिट प्रसंस्करण शक्ति और भंडारण इस प्रकार तेजी से बढ़ता है - 64 क्विबिट्स एक मिलियन टेराबाइट्स (10 के बाद 18 शून्य) का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं।

इस वजह से, क्वांटम कंप्यूटर पारंपरिक सुपर कंप्यूटरों की तुलना में लाखों या अरबों गुना तेज हो सकते हैं। यह उन्हें मौसम और जलवायु को सटीक रूप से मॉडल करने, प्रोटीन-फोल्डिंग को समझने (जो बीमारी और दवा की खोज को समझने के लिए महत्वपूर्ण है), डीएनए एन्कोडिंग को मैप करने, वास्तविक समय में शहरी ट्रैफ़िक को मैप करने और वर्तमान एन्क्रिप्शन को क्रैक करने की अनुमति दे सकता है।

जबकि क्यू-कंप्यूटर वर्तमान एन्क्रिप्शन को तीव्र गति से तोड़ सकते हैं, अन्य क्वांटम गुणों का उपयोग अटूट एन्क्रिप्शन के नए मानकों को विकसित करने के लिए किया जा सकता है। उपपरमाण्विक कणों को जोड़ा जा सकता है, या "उलझा हुआ"। यदि एक उलझे हुए कण की स्थिति बदलती है, तो युग्मित कण की स्थिति भी तुरंत बदल जाती है, भले ही वे भौतिक रूप से अलग हो गए हों। इसके अलावा, किसी भी कण की स्थिति तुरंत बदल जाती है। और मापा जाता है, क्योंकि यह निरीक्षण करने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा के प्रति संवेदनशील है।

उलझाव से, एन्क्रिप्शन कुंजियाँ बनाई और साझा की जा सकती हैं। यदि किसी उलझे हुए संचार को इंटरसेप्ट किया जाता है, तो प्रेषक और प्राप्तकर्ता दोनों को इसकी जानकारी होगी और संदेश को डिक्रिप्ट करना असंभव हो जाएगा। इसरो ने 2022 में प्रदर्शित किया कि वह कुंजियों को साझा करने और एन्क्रिप्टेड क्वांटम संचार विकसित करने के लिए उलझाव का उपयोग कर सकता है।

सभी वादों को देखते हुए, भारत इस क्षेत्र में दीर्घकालिक अनुसंधान एवं विकास के लिए संसाधन आवंटित करने के लिए अच्छा कर रहा है। तो समस्याएँ कहाँ हैं? महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग समस्याओं को हल करने की आवश्यकता के कारण, एनक्यूएम लक्ष्यों को अधिकांश विशेषज्ञों द्वारा आशावादी माना जाता है।

क्वांटम मिशन की घोषणा करने वाला भारत सातवां देश है - चीन और अमेरिका ने विशेष रूप से एक दशक से अधिक समय तक इसमें पैसा लगाया है। IGM, Google और Microsoft जैसे कॉर्पोरेट दिग्गजों और कई विश्वविद्यालयों और अनुसंधान प्रयोगशालाओं ने भी क्वांटम R&D में काफी निवेश किया है।

माना जाता है कि सबसे बड़ा क्यू-कंप्यूटर आईबीएम का ऑस्प्रे है, जिसकी क्षमता 433-क्विबिट है। 1,000 qubits तक स्केलिंग एक लंबा क्रम है। क्वांटम संचार की अवधारणा का प्रमाण कई प्रयोगशालाओं (इसरो की अहमदाबाद सुविधा सहित) में भी प्रदर्शित किया गया है, लेकिन केवल निकट दूरी पर। जैसा कि NQM द्वारा घोषित किया गया है, 2,000 किमी तक वायरलेस रूप से स्केल करना, या उपग्रहों के साथ जमीन पर स्टेशनों को जोड़ना एक चुनौती होगी (उपग्रह की कक्षाएँ पृथ्वी की सतह से 400 किमी से 36,000 किमी ऊपर कहीं भी हैं)।

क्वांटम कंप्यूटर -196 से -200 डिग्री सेल्सियस पर भी काम करते हैं, और यहां तक कि उनके सर्किट के माध्यम से डेटा पास करने से समस्या पैदा करने के लिए पर्याप्त गर्मी उत्पन्न हो सकती है। उन्हें वाहनों के आवागमन या निर्माण के कारण होने वाले हल्के झटकों से बचाने की जरूरत है। सर्किट और कूलिंग सिस्टम विशेष सामग्री से बने होते हैं और दुर्लभ हीलियम आइसोटोप का उपयोग करते हैं। क्वांटम सुपरपोजिशन को संभालने के लिए सॉफ्टवेयर को अलग तरह से बनाना होगा।

इन सभी के निर्माण के लिए सॉफ्टवेयर विकास में अनुसंधान के अलावा सुपरकंडक्टर्स के डिजाइन, नए प्रकार के सेमीकंडक्टर संरचनाओं और नए प्रकार की सामग्रियों पर अनुसंधान एवं विकास की आवश्यकता होगी। यह मानते हुए कि आर एंड डी अच्छी तरह से निर्देशित है, इसमें बहुत कुछ सीखना शामिल होगा। NQM अपने लक्ष्यों को प्राप्त करता है या नहीं, भारत केवल इस शोध को करके तकनीकी क्षमता के मामले में एक बड़ी छलांग लगाएगा।

सोर्स: livemint