க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டர்களின் உச்ச உயர்நிலை (Quantum Supremacy) | ஆர்.ஸ்ரீதர்




கடந்த சில தினங்களாக அமெரிக்க மற்றும் இங்கிலாந்து ஊடகங்களில் அதிகம் அடிபடும் சொல் Quantum Supremacy – இது என்ன, மாட் டாமன் (Matt Damon)நடித்த பிரபல ஹாலிவுட் படங்களான போர்ன் ஐடென்டிட்டி, போர்ன் சுப்ரிமஸி, போர்ன் அல்டிமேட்டம் (Bourne Identity / Supremacy / Ultimatum)வரிசையில் அடுத்த படமா இந்த க்வாண்டம் சுப்ரிமஸி என்று உங்களுக்குக் கேட்கத் தோன்றலாம். தவறில்லை.

ஆனால், இந்த க்வாண்டம் சுப்ரிமஸி என்ற சொல் முழுக்க முழுக்க கம்ப்யூட்டர் உலகைச் சேர்ந்தது.

கடந்த ஒரு வாரத்தில் பெரும்பாலான மேற்கத்திய நாடுகளில் உள்ள தொழில்நுட்ப இணையத் தளங்கள், பத்திரிகைகள் மற்றும் கம்ப்யூட்டர் இயலைச் சார்ந்த பல ஊடகங்களில் இந்தச் சொல்தான் பரபரப்பாக அலசப்பட்டது. இதற்கு முதலில் பிள்ளையார் சுழி போட்டது இங்கிலாந்தைச் சார்ந்த Financial Times பத்திரிகைதான். இது கடந்த வாரத்தில் ஒரு செய்தி வெளியிட்டது: கூகிள் நிறுவனம் (Google)புதிய சாதனையாக ‘க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டர்களின் உச்ச உயர்நிலை’யை எட்டிவிட்டது. இதன் மூலம், கூகிளைச் சேர்ந்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் மிக, மிகக் கடினமான பிரச்சினைகளை (problems)மின்னல் வேகத்தில், அதி விரைவாகத் தீர்க்கும் வழிவகைகளைக் கண்டுபிடித்துவிட்டார்கள். உலகிலுள்ள எந்த சூப்பர் கம்ப்யூட்டர்களும் செய்ய முடியாத இந்தச் சாதனைகளை க்வாண்ட்டம் கம்ப்யூட்டர்கள் மூலம் செய்துகாட்டிவிட்டனர். இந்த மகத்தான ஆராய்ச்சியைப் பற்றிய முழு விவரங்களையும் (தேவையான தணிக்கைகளைச் செய்ததற்கு பிறகு சக ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கும், பொது மக்களுக்கும் வெளியிடலாம் என்றிருந்தபோது, அமெரிக்க விண்வெளி நிறுவனமான நாஸா (NASA)வில் பணிபுரியும் சில விஞ்ஞானிகள் மூலம் இந்த ஆராய்ச்சியைப் பற்றிய சிறுசிறு தகவல்கள் வெளிவந்துள்ளன.

எனவே, இப்போது இந்த ஆராய்ச்சியின் முழு விவரங்களையும் வெளியிட வேண்டிய கட்டாயம் கூகிள் நிறுவனத்திற்குத் தற்போது ஏற்பட்டுள்ளது. முழு விவரங்களுடன் கூடிய அறிக்கையை கூகிள் நிறுவனம் விரைவில் வெளியிடும் என்று தெரிகிறது.



(Quantum computer web)

சரி, இந்தக் க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டர் என்பதுதான் என்ன?

க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டர்கள் நாம் அனுதினமும் பயன்படுத்தும் பாரம்பரிய கம்ப்யூட்டர்களிலிருந்து மிகவும் மாறுபட்டவை.

இவை நாம் தினசரி உபயோகப்படுத்தும் டெஸ்க்டாப் / லாப்டாப் போன்ற கம்ப்யூட்டர் என்ற வார்த்தையுடன் நாம் சம்பந்தப்படுத்தும் எல்லாவற்றிலிருந்தும் வேறுபட்டிருக்கும். பெரிய அலுவலகங்களில் ஏஸி அறைகளில் பிரமாண்டமாக பீரோ சைஸில் ஒன்றன்பின் ஒன்றாக அடுக்கப்பட்டு இருக்கும் விலையுயர்ந்த சர்வர்கள் போல இருக்கும்.

வழக்கமான (conventional)கம்ப்யூட்டர்கள் ‘பிட்ஸ் (Bits)’ – ‘0’ அல்லது ‘1’ – எனப்படும் பாரம்பரிய இயற்பியல் (Classical Physics)முறைப்படி தகவல்களை செயல்படுத்தும். [ (‘0’ & ‘1’ இரண்டும் சேர்ந்திருந்தால் அது பைனரி (Binary)].

இன்று உலகின் சக்திவாய்ந்த ஸூப்பர் கம்ப்யூட்டர்கள் ஒரு செகண்டுக்கு 1,48,000 ட்ரில்லியன் (ஒரு ட்ரில்லியன் = 1 லட்சம் கோடி – வேண்டாம் விடுங்கள். ஒன்றிற்குப் பிறகு தலை சுற்றும் வகையில் எக்கச்சக்கசக்க சைபர்கள் வரும்)செயல்கள் (operations)செய்துவிடும். இப்படி மின்னல் வேகத்தில் செயல்பட 9000 IBM CPU க்கள் தேவைப்படும். இந்த CPU க்கள் எல்லாமே குறிப்பிட்ட ஒரு சேர்மானத்தில் (COMBINATION)இருக்க வேண்டும்.

ஆனால், க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டர்கள் கணக்கிடுவதற்கு (COMPUTE)‘QUBITS’ (க்வாண்டம் பிட்ஸ் என்பதின் சுருக்கம்)-ஐ பயன்படுத்துகிறது. இயற்பியலின் ஒரு அங்கமான க்வாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் (Quantum Mechanics)-ன் மூலக்கூறுகளை வைத்து இயங்குவதால் இதனுடைய ப்ராஸஸர்கள் (Processors)ஒரே சமயத்தில் ‘0’ மற்றும் ‘1’ஐ இயக்க முடியும். அனாயாச வேகம் என்று மனதில் கொள்ளுங்களேன்.

இந்த அசகாய வேலைத்திறனால் ஒரு க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டரானது பல பாரம்பரிய கம்ப்யூட்டர்கள் ஒன்றுக்கொன்று இணையாக (parallel)செய்யும் வேலைகளைக் காட்டிலும் அதிகமான வேலைப்பளுவை ஒரே ஒரு கம்ப்யூட்டர் மூலம் முடித்துவிடும்.

இது போல ஒரு கம்ப்யூட்டர் பற்றிய எண்ணம் உலகளவில் 1990களில் இருந்தே இருந்து வந்தாலும் 2011ல் கனடாவைச் சேர்ந்த D – Wave System என்ற நிறுவனம் இதை முதலில் செயல்படுத்தியது.




சரி, இதனால் நமக்கு (பொதுமக்களுக்கு)என்ன உபயோகம்?

ஒரு பாரம்பரிய கம்ப்யூட்டர் அதற்குத் தேவையான அதிக ஆற்றலின் அளவால் (Energy Requirements)ஒரு வரையறைக்குள் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. இதைத்தவிர இவற்றைப் பராமரிக்க ஏராளமான இடமும் தேவை. ஆனால், இதையெல்லாம் க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டர்கள் அலட்சியமாக சுருக்கிவிடுகின்றன. இதனால் குறைவான ஆற்றல் (மின்சக்தி)போதும். நாளடைவில் செலவும் மிச்சமாகும். மிகச் சிக்கலான வேலைகளை இந்தக் க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டர் சர்வசாதாரணமாக செய்துவிடுவதால் அதை நிர்வகிக்க நிறைய ஆட்களும் / நேரமும் தேவையில்லை.

சுருக்கமாகச் சொன்னால் நம்முடைய வங்கிகள் முதல் பெரிய வணிக நிறுவனங்கள், நம்முடைய பாதுகாப்பு (Security)பணிகள் வரை எல்லாமே சுலபமாக, குறைந்த செலவில், குறைந்த ஆட்களுடன் சாதிக்க முடியும்.

இதன்மூலம் கூகிள் சாதித்தது என்ன?

க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டர்களின் உச்ச உயர்நிலை (Quantum Supremacy)என்பது இப்படிப்பட்ட க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டர்கள் மூலம் மிகச் சிக்கலான விஷயங்களையும் தீர்க்க முடியும் என்பதை கூகிள் நிறுவனம் நிரூபித்துள்ளது. இதன் செயல்பாட்டிற்காக கூகிள் நிறுவனம் ஒரு 54-Qubit ப்ராஸஸரை உபயோகப்படுத்துகிறது.

கூகிள் நிறுவனத்தின் இந்த ஆற்றல் மிக்க க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டரின் பெயர் Sycamore (கிரேக்க மொழியில் பரிசுத்தம் என்ற வார்த்தையிலிருந்து உருவானது – இதே பெயரில் ஒரு மரமும் இருந்ததாக பைபிளில் குறிப்புள்ளது).

இன்றைய (சக்திவாய்ந்த)ஸூப்பர் கம்ப்யூட்டர்கள் குறிப்பிட்ட ஒரு பணியை (task)செய்வதற்கு 10,000 வருடங்கள் (ஆம், 10,000 வருடங்கள்)எடுத்துக் கொண்டால், அதே பணியை இந்தக் க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டர் 200 செகண்டுகளில் (கிட்டத்தட்ட 3 நிமிடத்திற்கு சற்று அதிகம்)அனாயசமாக முடித்துவிட்டு, ‘வேறென்ன வேலை இருக்கு, பாஸ்?’ என்று கேட்கும்.

இந்த சாதனை ஏன் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது?

நிச்சயம் குறிப்பிடத்தக்க பெரிய சாதனைதான் என்றாலும், இவை எந்தவொரு கடினமான வேலையையும் செய்துகாட்டிவிடும் என்று சொல்ல முடியாது என்று கம்ப்யூட்டர் இயலாளர்கள் எச்சரிக்கிறார்கள்.

இதற்கு அழகான ஒரு ஒப்புவமையும் அவர்கள் தருகிறார்கள்; ஒரு குறிப்பிட்ட போட்டியில் ஒரு Ferrari காரும், ஒரு சரக்கு லாரியும் பங்குபெற்றால், Ferrari கார் நிச்சயம் வெற்றிபெற்றுவிடும். ஆனால், அதற்காக சரக்கு லாரி செய்யும் எல்லா வேலைகளையும் Ferrari கார் செய்யமுடியுமா என்றால் அது நிச்சயம் முடியாது.

க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டரை முதலில் செயல்படுத்திய கனடாவைச் சேர்ந்த D – Wave System என்ற நிறுவனம் 2020 ஆம் ஆண்டில் (இதோ, அடுத்த வருடம்தான்)இதன் ஆற்றலை 5000 Qubit ஆக உயர்த்திவிட முடியும் என நம்புகிறது (இதன் தற்போதைய ஆற்றல், ஏற்கனவே குறிப்பிட்டபடி, 54- Qubit).

இதுபோன்ற தொழில்நுட்ப சாதனைகளால் முக்கியமாக நம்முடைய ஆன்லைன் பரிமாற்றம் அதிகப் பாதுகாப்பு பெறும், ஹேக்கர்கள் குறைவார்கள் என்று நம்பலாம். ஏனென்றால், இது போன்ற ஒரு அதிக ஆற்றல் வாய்ந்த க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டரை (அதன் மின்னல் வேக ப்ராஸஸருடன்)வாங்க சில பல கோடிகள் தேவைப்படும். எனவே, கம்ப்யூட்டர் அறிவு (மட்டும்)படைத்த எந்த சில்லறை ஹேக்கர்களாலும் இதை அவ்வளவு ஈஸியாக வாங்க முடியாது.

இந்தியாவின் நிலைப்பாடு:

இப்போதைக்கு இந்தியாவில் க்வாண்டம் கம்ப்யூட்டர்கள் இல்லை. ஆனால், 2018-ல் நமது விஞ்ஞான மற்றும் தொழில்நுட்பத் துறை (Department of Science & Technolgy)இதற்காக ஒரு தனித்துறையை QuEST (Quantum-Enabled Science & Technology)என்ற பெயரில்ஏற்படுத்தி இன்னும் மூன்று ஆண்டுகளில் இந்த ஆராய்ச்சியை மேம்படுத்துவதற்காக ரூ.80 கோடியை ஒதுக்கியுள்ளது.

நம்பிக்கையோடு இருப்போம்.

INFORMATION COURTESY:

Financial Times (UK), New Scientist, IEEE Spectrum & The Hindu