सर्वसाधारण कॉम्प्युटर ज्या गोष्टी करू शकतो त्याहून कित्येक पटीने वेगवान गुंतागुंतीची आकडेमोड करीत असंख्य लॉजिक आणि इलॉजिक गोष्टींची पडताळणी करीत क्वांटम कॉम्प्युटर मानवालाही जमणार नाही अशा ‘दैवी’ गोष्टी करू शकेल असे शास्त्रज्ञांना वाटते. आर्टिफिशियल इंटेलिजन्स (एआय) आणि क्वांटम कॉम्प्युटर एकत्र काम करू लागले तर मानवी शरीरात असते जशी चेतना अक्षरश: रोबोट आणि यंत्रमानवांमध्येही निर्माण करता येईल असे काही शास्त्रज्ञांचे मत आहे. तसे झाले तर मनुष्य अमर होईल आणि मेंदूतील अनुभवजन्य ज्ञान हे माहितीरूपात लाखो वर्षे कदाचित जतन करता येईल आणि मनुष्य आपल्या सूर्यमालेची व आकाशगंगेची कक्षा पार करीत नवी क्षितिजे गाठू शकेल, असे ‘क्वांटम कॉम्प्युटींग’ हे अद्भुत विज्ञान तंत्रज्ञान आहे.
संधींचा महापूर
कमी ऊर्जा वापरत ‘क्वांटम कॉम्प्युटर’ हँकिंग प्रुफ देवाणघेवाण व साठवण प्रक्रिया ही इंटरनेटसह सर्वत्र माहिती सुरक्षितरित्या प्रदान करते हे विशेष आहे. परिणामी भारताच्या २०२० सालच्या बजेटमध्ये क्वांटम तंत्रज्ञानासाठी ८,००० कोटी रुपयांची तरतूद करण्यात आली होती. सर्वसामान्य माणसाला माहिती नसलेल्या आणि कुतूहलात्मक वाटणार्‍या कितीतरी गोष्टी असतात. क्वांटम कॉम्प्युटरही यापैकीच एक! २०२५ सालापर्यंत क्वांटम कॉम्प्युटर, क्वांटम कम्युनिकेशन, क्वांटम की डिस्ट्रिब्युशन, क्वांटम एन्क्रिप्शन, क्वांटम क्रिप्ट एनेलिसेस, क्वांटम डिव्हाईस, क्वांटम सेन्सिंग, क्वांटम मटेरियल, क्वांटम क्लॉक अशा एक ना दोन अनेक गोष्टींवर संशोधन, समाज आणि देश हितासोबतच अखिल मानवजातीच्या कल्याणासाठी भारत ‘वसुधैव कुटुंबकम’ म्हणत क्रियाशील आहे.
क्वांटम रसायनशास्त्र, क्वांटम फील्ड सिद्धांत, क्वांटम माहिती विज्ञान, क्वांटम तंत्रज्ञानासह सर्व क्वांटम भौतिकशास्त्राचा ‘क्वांटम मेकॅनिक्स’ हा पाया आहे. सध्याचे संगणक पृथ्वीवरील जी कामे करण्यासाठी २० हजार वर्षे कालावधी घेतील त्यापेक्षा जास्त कामे एका सेकंदात करण्याची क्षमता असलेले कॉम्प्युटर म्हणजे क्वांटम कॉम्प्युटर! क्वांटम कणाच्या उपलब्धतेसाठी शांत आणि आवाज व चुंबकीय क्षेत्रविरहित पर्यावरणाची गरज भासते. क्वांटम कॉम्प्युटरसाठी आवश्यक हार्डवेअर मोठ्या प्रमाणावर तयार करण्यासाठी मोठ्या संख्येने इलेक्ट्रॉनिक्स सायन्स हा विषय समजणार्‍या तंत्रज्ञांची जगभर टंचाई आहे. परिणामी रोजगार संधींचा महापूर क्वांटम कॉम्प्युटींग या क्षेत्रात आला आहे.
गंभीर बाब
हवामानाचा अंदाज नव्हे तर अत्यंत अचूक माहिती सर्वसामान्य जनतेला व्हावी तसेच मूलभूत विज्ञान, भाषांतर, तंत्रज्ञान विकास, मानवी व पायाभूत संसाधने निर्मिती या गोष्टींना क्वांटम कॉम्प्युटींग या क्षेत्रामुळे जगभर चालना मिळत आहे, मात्र असे असले तरी क्वांटम कॉम्प्युटींग हा विषय अद्यापही आपल्या शाळा आणि महाविद्यालये यांच्या अभ्यासक्रमात समाविष्ट होणे बाकी आहे, जो राष्ट्रीय विकासात खरंतर अडसर ठरणारी व गंभीर बाब आहे.
क्वांटम कॉम्प्युटींग आहे तरी काय?
क्वांटम कॉम्प्युटर हा शब्द अनेकांनी ऐकला असेल, मात्र क्वांटम कॉम्प्युटरची संकल्पना सर्वप्रथम १९८२ मध्ये नोबेल पारितोषिक सन्मानित भौतिकशास्त्र रिचंड फेयनमॅन यांनी मांडली हे अनेकांना माहीत नाही. ट्रान्झिस्टर्सच्या आधारावर बायनरी डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक कॉम्प्युटरपासून क्वांटम कॉम्प्युटर पूर्णपणे वेगळे आहेत. क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये माहितीवर प्रक्रिया आणि माहितीच्या आदानप्रदानासाठी क्वांटम गुणधर्माचा वापर करणे हे मूलतत्त्व आहे. क्वांटम कॉम्प्युटर प्रक्रियेत उपआण्विक कणांच्या म्हणजे सब अ‍ॅटोमिक पार्टिकल्सच्या एकाच वेळी अनेक स्थितीत राहण्याच्या गुणधर्माचा वापर केला जातो. परिणामी दोनपेक्षा अधिक पर्यायात एखादी गोष्ट मांडणे शक्य होते. संगणकाचा वेग १० कोटी पटीने वाढू शकतो. विशेष म्हणजे सध्याच्या डिजिटल कॉम्प्युटरची बिट रजिस्टर्स, लॉजिक गेट्स, एल्गोरिदम ही सर्व वैशिष्ठ्ये क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये अबाधित राहतात. क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये बाईट्सऐवजी क्वांटम बाईट्स म्हणजे ‘क्वॉइबिट्स’ मेमरी वापरली जाते, ज्यात डिजिटलप्रमाणे निश्चित स्थिती नसून अनेक स्थितींची संभाव्यता असते. परिणामी ‘पॅरलल प्रोसेसिंग’ने गणितीय आकडेमोड वेग वाढत झटपट रिझल्ट्स मिळतात.
क्वांटम कॉम्प्युटर कसे काम करतो?
डिजिटल युगात कॉम्प्युटर हे एक (१) आणि शून्य (०) या केवळ दोन स्थितींवर आधारलेली रचना असते. थोडक्यात हो आणि नाही या केवळ दोनच पर्याय असलेले सांगकाम्या यंत्र म्हणजे सध्याचे संगणक होय, मात्र उभ्या कॉम्प्युटर विश्वाची भाषा बदलत आता क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये मात्र १, ०, याखेरीज ‘१ किंवा ० किंवा दोन्ही’, अशा मानवी कल्पनेच्या पलीकडे अनाकलनीय वाटणार्‍या स्थिती साठवता येणारी रचना ही क्वांटम कॉम्प्युटरची नवी भाषा आहे.
‘क्वांटम मेकॅनिक्स’चा प्रवास
‘क्वांटम मेकॅनिक्स’ हा भौतिकशास्त्रातील एक मूलभूत सिद्धांत आहे, जो अणू आणि उपआण्विक कणांच्या प्रमाणात निसर्गाच्या भौतिक गुणधर्मांचे वर्णन करतो. भौतिकशास्त्रज्ञ व भौतिकशास्त्र ज्या प्रश्नांची उत्तरे देऊ शकत नाही त्या प्रश्नांची उत्तरे आणि ‘मिसिंग लिंक’ शोधताना क्वांटम मेकॅनिकसह या शाखेचा जन्म झाला. मॅक्स प्लँक या शास्त्रज्ञाने १९०० साली ब्लॅक-बॉडी रेडिएशन समस्येचे निराकरण केले आणि अल्बर्ट आईनस्टाईनच्या १९०५ च्या रिसर्च पेपरमधील फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट स्पष्ट केला. सूक्ष्म घटना समजून घेण्याच्या या सुरुवातीच्या प्रयत्नांमुळे ज्याला आता जुना क्वांटम सिद्धांत म्हणून ओळखले जाते. नील्स बोहर, एर्विन श्रोडिंगर, वर्नर हायझेनबर्ग, मॅक्स बॉर्न आणि इतरांनी १९२० सालच्या मध्यात क्वांटम मेकॅनिक्सचा पूर्ण विकास केला, असे म्हटले तर वावगे ठरणार नाही. आता यावरून मग पुढे जन्मला ‘क्वांटम कॉम्प्युटर’ आणि यांची शाखा म्हणजे ‘क्वांटम कॉम्प्युटींग’!
जगातील स्पर्धा
२०१६ साली गुगल व नासामधील संशोधकांनी डी-वेव्ह नावाचा क्वांटम कॉम्प्युटर तयार केला होता. तो पारंपरिक कॉम्प्युटरपेक्षा १० कोटी पट वेगाने चालतो. आज आयबीएम, अ‍ॅमेझॉन, गुगलसारख्या बलाढ्य कंपन्या आपापले क्वांटम कॉम्प्युटर घेऊन माहिती विश्लेषण म्हणजे डेटा अ‍ॅनॅलिसिसच्या शर्यतीत उतरले आहेत. ‘क्वांटम कॉम्प्युटींग’ हे अद्यापही प्रायोगिक अवस्थेतच आहे, अशी एक विचारधारा असतानाच २८ फेब्रुवारी २०२३ या विज्ञान दिनाच्या दिवशी एका बातमीने जगभरातील मीडियाचे लक्ष वेधले होते. इंटेल कंपनीने क्वांटम सॉफ्टवेअर डेव्हलपमेंट किट ज्याला क्वांटम एसडीके असेही ओळखले जाते, त्याचे पहिले व्हर्जन म्हणजे आवृत्ती रिलीज केली. स्वप्नवत वाटणारे क्वांटम कॉम्प्युटर हे येत्या काळात प्रत्येकाकडे दिसतील आणि आपले सर्वांचे जीवन नखशिखांत बदलून जाईल. आता प्रत्यक्ष ‘क्वांटम कॉम्प्युटींग’ सज्ज झाल्याचा हा धडधडीत पुरावाच म्हणावा लागेल, परंतु हे एसडीके काय आहे आणि त्याचे आपल्या जीवनात काय महत्त्व आहे आणि जगाने नोंद घ्यावी असे यात काय, असे अनेक प्रश्न कदाचित आतापर्यंत वाचकांच्या मनात निर्माण झाले असतील. आपण एक एक गोष्ट समजून घेऊ.
सॉफ्टवेअर डेव्हलपमेंट किट (एसडीके) म्हणजे काय?
एसडीके म्हणजे सॉफ्टवेअर डेव्हलपमेंट किट हे ‘डेव्हकिट’ या नावानेदेखील ओळखले जाते. आता आपल्यासारख्या सर्वसामान्य माणसाला याच्याशी काय देणेघेणे आहे, असा प्रश्न कदाचित पडू शकतो, तर अगदी साध्या सोप्या भाषेत सांगायचे झाले तर एसडीकेशिवाय ‘युजर फ्रेंडली’ अ‍ॅप बनविणे हे केवळ अशक्य असते. विविध मोबाईल अ‍ॅप्लिकेशन्स बनविताना वेगवेगळ्या प्रोग्राम आणि इलेक्ट्रॉनिक्स हार्डवेअर यांना एकमेकांशी जोडण्यासाठी सॉफ्टवेअर डेव्हलपमेंट किट महत्त्वाची भूमिका पार पाडते. खरंतर एसडीके हा विशिष्ट प्लॅटफॉर्मसाठी सॉफ्टवेअर-बिल्डिंग टूल्सचा एक समूह किंवा संच असतो. एसडीकेमध्ये बिल्डिंग ब्लॉक्स, परस्पर चुका शोधणारे डीबगर आणि कोडची विविध माहिती असलेली लायब्ररी आदींचा समूह असतो. परिणामी कुठलाही मोबाईल अ‍ॅप्लिकेशन्सचा वापरकर्ता अगदी सुलभपणे व विनाअडथळा आपले काम करू शकतो. एकेकाळी कल्पनात्मक वाटणारे ‘क्वांटम कॉम्प्युटर’चे सॉफ्टवेअर डेव्हलपमेंट किट (एसडीके) तयार होऊन ते व्यवहारात वापरात येणे ही मानवी सभ्यतेसाठी महत्त्वपूर्ण घटना तर आहेच, परंतु सायन्स आणि टेक्नोलॉजीबद्दल अपडेट राहताना आपण हेदेखील समजून घ्यायला हवे की, यंत्रांना चेतना प्रदान करण्यासाठीच्या प्रयत्नात मानवाला दैवत्व प्रदान करणार्‍या ‘क्वांटम कॉम्प्युटींग’ क्षेत्रातीलही हे एक क्रांतिकारी पाऊल आहे.
–(लेखक विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाचे अभ्यासक आहेत)