प्रतीक्षा क्वांटम संगणकाची

क्वांटम कॉम्प्युटर क्षेत्रात विविध विषयांतील तरुणांना भरपूर वाव आहे; कारण हा विषय आंतरविद्याशाखीय आहे. याला खासगी क्षेत्रातून सहकार्य मिळणे जरुरीचे आहे. अत्याधुनिक तंत्रज्ञानामुळे जग बदलत आहे. आपणही बदलण्याची वेळ आली आहे. भारतामध्ये क्वांटम कॉम्प्युटरची निर्मिती होणार आहे. त्या निमित्ताने…

अणूमधून ऊर्जेचा स्रोत सतत प्रक्षेपित होत असतो, असे पूर्वीचे शास्त्रज्ञ समजत होते. तथापि, मॅक्स प्लँक यांनी शंभर वर्षांपूर्वी एक क्रांतिकारी सिद्धान्त मांडला, तो म्हणजे ‘अणूमधून ऊर्जा अखंडपणे बाहेर पडत नाही, तर ती टप्प्या टप्प्याने पुंजांच्या स्वरूपात बाहेर पडते.’ पुंज म्हणजे पॅकेट किंवा क्वांटा (क्वांटिटी). तेव्हापासून क्वांटम, क्वांटम मेकॅनिक्स, क्वांटम इलेक्ट्रोडायनॅमिक्स, क्वांटम टनेलिंग असे अनेक शब्द आणि संकल्पना भौतिकीशास्त्रात चांगल्या रुजल्या. अणू आणि उपअणुकणांवर ऊर्जा व वस्तुमानाचा काय परिणाम होतो, त्याचा चिकित्सक अभ्यास, संशोधन पुंजतंत्रज्ञान शाखेमध्ये केले जाते. या मूलभूत शाखांमधील संशोधनामुळे उपयोजित संशोधनाला चालना मिळाली. त्यातूनच आपल्या नित्य वापरातील कॉम्प्युटरच्या मर्यादा पार करता येतील आणि अतिद्रुतगतीने काम करणारा संगणक घडवता येईल, असे संकेत मिळत गेले. क्वांटम सुप्रीमसी मिळवण्यासाठी गुगलच्या संशोधकांनी एक महासंगणक ‘बांधला’. जगातील सर्वांत वेगवान समस्या सोडवायला ज्या संगणकाला दहा हजार वर्षे लागतील, तीच समस्या गुगलचा ५४ क्युबिट सायकॅमोर प्रोसेसर फक्त सव्वातीन मिनिटांत सोडवतो. यामधील ५४ हा आकडा दोनाचा चोपन्नावा घातांक सूचित करतो. हे निष्कर्ष त्यांनी नेचर या अव्वल दर्जाच्या जर्नलमध्ये प्रकाशित केले.

आपल्याला हा ब्रेक थ्रू वाटत असला, तरी संशोधकांना मात्र हा संगणक फारच वेळखाऊ आहे, असे वाटते. यापुढे इलेक्ट्रॉनिक्स, स्पिंट्रॉनिक्स आणि फोटॉनिक्स या अत्याधुनिक शाखांच्या आधारे, क्वांटम कॉम्प्युटरचा वेग अधिकच वाढणार आहे. भारतीय तरुण कॉम्प्युटर क्षेत्रात नेहमीच आघाडीवर राहिलेले आहेत. जगात क्वांटम कॉम्प्युटरच्या प्रगतीचा वेग वाढत असताना, भारतीय तरुणही या अत्याधुनिक तंत्रामध्ये तरबेज आणि तल्लख राहिले पाहिजेत. त्यांच्या सर्जनशीलतेला प्रोत्साहन मिळाले पाहिजे; त्यायोगे आपली क्षमता व्यावसायिक दृष्टीनेही बळकट करायला पाहिजे, हे लक्षात घेऊन पुण्यातील सी-डॅक (सेंटर फॉर डेव्हलपमेंट ऑफ अॅडव्हान्स्ड कॉम्प्युटिंग) आणि डीआयएटी (डिफेन्स इन्स्टिट्यूट ऑफ अॅडव्हान्स कॉम्प्युटिंग) या दोन संस्था नुकत्याच एकत्रित आल्या असून, क्वांटम कॉम्प्युटरची निर्मिती करत आहेत. अर्थातच हा एक स्वागतार्ह प्रारंभ आहे. क्वांटम कॉम्प्युटरमुळे काही क्षेत्रांतील कामकाजात आमूलाग्र बदल होणार आहेत. क्वांटम संशोधनामध्ये सैद्धान्तिकदृष्ट्या भारत चांगला आहे. आपले भारतीय संशोधक पुंज भौतिकशास्त्रात ‘बुद्धिमतां वरिष्ठम्’ आहेत. ते अभिनव तंत्रज्ञान लीलया हाताळताना दिसतात. त्यांच्या क्षमतेला वाव मिळाला पाहिजे, म्हणून क्वांटम कॉम्प्युटरच्या पुढील वाटचालीसाठी आवश्यक असलेल्या पायाभूत सुधारणा होणे जरुरीचे आहे. सुरुवातीला फारशा सुविधा नसतानादेखील, टीआयएफआर (टाटा इन्स्टिट्यूट ऑफ फंडामेंटल रिसर्च) संस्थेने एकमेकांना जोडून तीन क्युबिट क्षमतेचा संगणक तयार केला आहे.

आपण सध्या वापरत असलेल्या कॉम्प्युटरमध्ये ट्रान्झिस्टरचा उपयोग करतात. ट्रान्झिस्टरचा आकार जसा लहान होत गेला, तशी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे हलकी, सुटसुटीत आणि स्वस्त होत गेली. आपल्या कॉम्प्युटरमधील सर्वांत लहान असणारे परिमाण बिट आहे. एका वेळी एका बिटची किंमत एक किंवा शून्य असते. क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये ट्रान्झिस्टरऐवजी अणू आणि उपअणुकण वापरतात. त्यांचे निरीक्षण करायला जावे, तर ते ‘कण’ रूपात भासतात. त्यांचे निरीक्षण केले जात नाही, तेव्हा ते तरंग स्वरूपात असतात. ते सतत कुठच्या तरी शक्यतेच्या स्वरूपात असतात. बशीर बद्र या शायराने म्हटले आहे, ‘दुनिया जैसी दिखती है, वैसी नहीं है; लेकिन ऐसाही नहीं की दुनिया नहीं है।’ नोबेल विजेते प्रा. रॉजर पेनरोज म्हणतात, ‘क्वांटम मेकॅनिक्स मेक्स अॅबसोल्यूट नॉन्सेन्स.’ एकूण क्वांटम विज्ञान मनात गोंधळ घालू शकते!

क्वांटम कॉम्प्युटर कसा तयार होते, ते लक्षात घेण्यासारखे आहे. त्यामधील माहितीचे मूळ परिमाण आहे क्युबिट. म्हणजे क्वांटम बिट्स; दोन बिट्स. एकाच क्षणी त्याची किंमत एक अथवा शून्य (किंवा दोन्ही) असू शकते. नाणेफेक केल्यावर हवेतील नाण्यावर छापा आणि काटा, असे दोन्ही असते. जमिनीवर पडल्यावरही छापा आणि काटा दोन्ही गरागरा फिरत असतात. इंद्रधनुष्यातील विविध रंग कुठे संपतात आणि कुठे सुरू होतात हे जसे कळत नाही, तशीच ही परिस्थिती असते. याला क्वांटम इन्टॅगलमेंट किंवा सुपर इम्पोझिशन म्हणतात. परिणामी दोन क्युबिटची किंमत १ – १, १ – ०, ० – १ किंवा ० – ० अशी एकूण चार प्रकारची असते. तीन क्युबिटची आठ; अशी क्युबिटची किंमत झपाट्याने वाढते. ती घातांकीय, म्हणजे एक्सपोनेन्शियल आहे. दोनचा तीनशेवा घातांक एवढी ती वाढते! यावरून क्वांटम कॉम्प्युटरची महाप्रचंड क्षमता लक्षात येईल. हे लक्षात घेऊन एक भरवशाचा उपक्रम म्हणून, ‘नॅशनल मिशन ऑन क्वांटम टेक्नॉलॉजी अँड अॅप्लिकेशन’ची स्थापना करण्यात आली आहे. एवढेच नव्हे, तर यासाठी गेल्या वर्षीच्या (२०२०-२१) केंद्रीय अर्थसंकल्पात सरकारने आठ हजार कोटी रुपयांची तरतूद केली आहे. यासाठी विलंब झाला असला, तरी ‘देर आये, लेकिन दुरुस्त आये’ असे म्हणायला हरकत नाही; कारण नजीकच्या भविष्यात क्वांटम आधारित तंत्रज्ञानाचा विकास होणार आहे. शिवाय आयसर, टीआयएफआर, रामन रिसर्च इन्स्टिट्यूट आणि इंद्रप्रस्थ इन्स्टिट्यूट ऑफ इन्फॉर्मेशन टेक्नॉलॉजी आदी प्रयोगशाळांमधील संशोधकांनी, या क्षेत्रातील प्राथमिक तयारी आधीपासूनच केली होती. क्वांटम कॉम्प्युटिंगमध्ये रशिया, युरोपियन युनिअन, चीन हे देश; तसेच नासा आणि गुगल या संस्थादेखील प्रगतीपथावर आहेत. या नंतर भारत आहे.

या संशोधन क्षेत्रात कर्तृत्ववान देशी आणि परदेशी संशोधकांना समाविष्ट केले, तर भारताला आगामी काळात उत्तम आर्थिक ठसा उमवटता येईल. भारत रास्त भावात उच्च क्षमतेचे वेगवान कॉम्प्युटर जगाच्या बाजारात आणू शकेल. भारत पहिला क्वांटम कॉम्प्युटर पुढील दोन वर्षांत (२०२२-२३) तयार करेल. या वेगवान कॉम्प्युटरचा उपयोग सायबर सुरक्षा, भ्रष्टाचार निर्मूलन, विविध माहितीचे पृथक्करण करण्यासाठी, इंटरनेटसाठी उपलब्ध बँडविड्थचे विस्तारीकरण, नागरी विमानांचे (फायद्याच्या दृष्टीने) वेळापत्रक तयार करणे अशा काही कामांसाठी करता येईल. ई-कॉमर्स, जीपीएस सिस्टीम, अंतराळ संशोधन, ऑनलाइन न्यूज साइट, दळणवळण, राइड शेअरिंग, मोठ्या संख्येचे मुख्य घटक शोधणे, मोठ्या डेटाबेसचा शोध घेणे आणि त्याचे पृथक्करण करणे, औद्योगिक क्षेत्र, स्मार्ट मटेरियलची निर्मिती, सरकारी कार्यालयांमध्ये समन्वय साधण्यासाठी अशा वेगवान कॉम्प्युटरचा उपयोग होईल. हवामानातील बदलाचा चिकित्सक अभ्यास, गुंतागुंतीच्या रासायनिक प्रक्रियांतील सूक्ष्म बारकावे समजावून घेणे, औषधाच्या संरचनेचा सखोल अभ्यास, अभेद्य सांकेतिक भाषा तयार करून राष्ट्रीय सुरक्षा वाढवणे (याला क्रिप्टोग्राफी किंवा कूटलेखन म्हणतात); तसेच विज्ञानातील अचूक मोजमाप करता येईल. एखाद्या रसायनाचा किंवा विषाणू (व्हायरस)चा प्रत्यक्षातला आकार, गुणधर्म वेगाने अभ्यासता येईल. सध्या प्रतिदिन पन्नास लाख लॅपटॉप गच्च भरतील एवढी माहिती (डेटा) जगभर तयार होत आहे. प्रचंड माहिती साठवण्याची किमया क्वांटम कॉम्प्युटरला करावी लागेल.

भारतीय संशोधक सॉफ्टवेअरमध्ये कौशल्य दाखवतात. त्यांना हार्डवेअरमध्ये मात्र अजून प्रयत्न करावे लागतील. क्वांटम कॉम्प्युटर क्षेत्रामध्ये विविध विषयांतील तरुणांना भरपूर वाव आहे; कारण हा विषय आंतरविद्याशाखीय आहे. याला खासगी क्षेत्रातून सहकार्य मिळणे जरुरीचे आहे. क्वांटम कॉम्प्युटर नाजूक असतो. तो दिवाळीत टांगलेल्या आकाश कंदिलासारखा दिसतो. त्याला हादरे सहन होत नाहीत. अणू-उपअणुकण एकत्रित राहावेत, म्हणून तो अतिथंड जागी ठेवावा लागतो. यामुळे सुपरकंडक्टिंग क्वांटम चिपसाठीच्या संशोधनाला चालना मिळेल. क्वांटम कॉम्प्युटर प्रत्यक्ष वापरताना विजेचा खर्च खूप कमी असतो. आपण सध्या वापरत असलेले कॉम्प्युटर उत्तम काम करत आहेत; त्यामुळे त्यांची लोकप्रियता कमी होणार नाही. अत्याधुनिक तंत्रज्ञानामुळे जग बदलत आहे. आपणही (हळूहळू का होईना!) बदलण्याची वेळ आली आहे. कोणतीही सिद्धी किंवा साधन मिळवण्यासाठी साधना करावी लागते. अवीट गोडीही लागते. ‘ज्ञानदेवा सिद्धी-साधन अवीट,’ असे सांगणाऱ्या संत ज्ञानेश्वरांनी म्हटले आहे ‘शम-दम-कळा, विज्ञान सज्ञान; परतोनि अज्ञान न ये घरा।’ थोडक्यात काय, तर आपण सतत प्रगतीपथावर राहणे, हीच काळाची गरज आहे.

मूळ लेख – डॉ. अनिल लचके, महाराष्ट्र टाईम्स, दि. ८/८/२०२१ (इथे पहा)