आईबीएम की महत्वाकांक्षी मिलियन-क्यूबिट क्वांटम कंप्यूटर योजना

दुनिया की सबसे पुरानी टेक कंपनियों में से एक आईबीएम एक रेफ्रिजरेटर बना रही है। यह अपने आप में अभूतपूर्व नहीं है। अन्य तकनीकी कंपनियों के पास है पहले बनाया फ्रिज. एलजी प्रभावशाली वाई-फाई-कनेक्टेड एलजी इंस्टाव्यू डोर-इन-डोर स्मार्ट फ्रिज बेचता है। एक अन्य वैश्विक डिवाइस निर्माता सैमसंग, पावर कूल फीचर के साथ उत्कृष्ट RF23J9011SR 4-डोर फ्लेक्स बनाता है।

लेकिन आईबीएम का फ्रिज (अभी भी विकास में) अलग है। वास्तव में, बहुत अलग। यह एक चीज़ के लिए बहुत बड़ा होगा: 10 फीट लंबा और 6 फीट चौड़ा। यह अकल्पनीय रूप से ठंडा होगा, लगभग 15 मिलीकेल्विन, या -459 फ़ारेनहाइट, जो बाहरी अंतरिक्ष से भी अधिक ठंडा है। इसका नाम भी जेम्स बॉन्ड की फिल्म गोल्डनआई के नाम पर रखा गया है।

हालाँकि, इसमें और आपके साधारण किचन फ्रिज के बीच सबसे बड़ा अंतर इसकी नियोजित सामग्री है। अपने मौसमी अंडे के छिलके के लिए अंतर्निर्मित अंडा धारक, सब्जी दराज और जगह की अपेक्षा न करें। इसके बजाय, यह दुनिया के पहले 1-मिलियन-क्यूबिट क्वांटम कंप्यूटर का घर बनने जा रहा है - एक बार यह भी बन जाएगा।

"क्वांटम प्रभाव उभरने के लिए, [क्वांटम कंप्यूटर] को बेहद कम तापमान तक ठंडा करने की आवश्यकता है," जैरी चौआईबीएम में क्वांटम हार्डवेयर सिस्टम डेवलपमेंट के निदेशक ने डिजिटल ट्रेंड्स को बताया। "वास्तव में, सभी बुनियादी ढाँचे जो कि केवल प्रोसेसर के आसपास भी होते हैं, को उचित मात्रा में शीतलन की आवश्यकता होती है, खासकर जब आप इसे बढ़ाते हैं, है ना?"

यह स्केलिंग-अप प्रक्रिया थी जिसने चाउ और उनकी टीम को अपरिहार्य निष्कर्ष पर पहुंचाया कि आई.बी.एम वास्तव में प्रशीतन व्यवसाय में उतरने की जरूरत है - कम से कम जब इसकी अपनी मात्रा की बात आती है कंप्यूटर. एक बात के लिए, वर्तमान शीतलन क्षमता की एक सीमा है। फिर वैक्यूम अखंडता बनाए रखने और ठंडा करने के लिए आवश्यक विभिन्न घटकों के वजन को संतुलित करने जैसी चीजों में समस्याएं हैं। कंप्यूटर वैज्ञानिक एलन के ने एक बार कहा था कि सॉफ्टवेयर के प्रति गंभीर कंपनी को अपना हार्डवेयर भी बनाना चाहिए। शायद इसका क्वांटम समतुल्य यह होना चाहिए कि क्वांटम कंप्यूटिंग के बारे में गंभीर कंपनी को न केवल अपना क्वांटम कंप्यूटर बनाना चाहिए, बल्कि इसे रखने के लिए अपना स्वयं का फ्रिज भी बनाना चाहिए।

चाउ ने कहा, "अगर हम कुछ हद तक बैक-ऑफ-द-लिफाफा स्केलिंग करते हैं, तो आप देखना शुरू कर देते हैं कि, कुछ बिंदु पर, आप वाणिज्यिक विक्रेताओं से जो प्राप्त कर सकते हैं वह कम हो जाता है।" "आपको यह सोचना शुरू करना होगा कि आप [उस] से आगे कैसे बढ़ेंगे?"

क्वांटम कंप्यूटिंग को इतना अलग, इतना आकर्षक क्या बनाता है?

आईबीएम का सुपर फ्रिज, कुछ स्तर पर, एक रेड हेरिंग है। यह आपके द्वारा डिलीवर की जा रही टेस्ला के लिए एक फैंसी नया गैरेज बनाने जैसा है। निश्चित रूप से, आपके द्वारा स्थापित किया गया वह फैंसी रिमोट कंट्रोल गेराज दरवाजा रोमांचक है - लेकिन ऐसा नहीं है रोमांचक सा. इस सादृश्य में, नया टेस्ला मॉडल एस या साइबरट्रक आईबीएम की योजनाबद्ध एक मिलियन क्यूबिट क्वांटम है। और, बशर्ते आईबीएम इसे योजना के अनुसार बना सके, यह दुनिया के सबसे परिष्कृत रेफ्रिजरेटर से कहीं अधिक योग्य होगा।

क्वांटम कंप्यूटर पहली बार 1980 के दशक में अमेरिकी भौतिक विज्ञानी पॉल बेनिओफ़ द्वारा प्रस्तावित किए गए थे, हालाँकि जिस क्वांटम यांत्रिकी पर वे आधारित हैं, वह बहुत पुराना है। 1920 के दशक में, जब भौतिकविदों ने यह देखना शुरू किया कि कुछ प्रयोगों से वे परिणाम नहीं मिले जिनकी उन्होंने अपनी वर्तमान समझ का उपयोग करके भविष्यवाणी की थी। भौतिक विज्ञान। रिचर्ड फेनमैन, डेविड ड्यूश, यूरी मैनिन और अन्य लोगों ने ट्यूरिंग मशीन के क्वांटम मैकेनिकल मॉडल के विचार को समझा और सुझाव दिया कि एक क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग उन चीज़ों का अनुकरण करने के लिए किया जा सकता है जिन्हें शास्त्रीय कंप्यूटर के माध्यम से क्लासिकल का उपयोग करके अनुकरण नहीं किया जा सकता है भौतिक विज्ञान। 1994 में डैन साइमन ने दिखाया कि क्वांटम कंप्यूटर हो सकता है शास्त्रीय कंप्यूटर की तुलना में बहुत तेज़.

क्वांटम के साथ एक बड़ा अंतर सुपरपोज़िशन की अवधारणा है। एक शास्त्रीय कंप्यूटर या तो ए या बी (या, बाइनरी शब्दों में, एक या शून्य) की स्थिति हो सकता है। क्वांटम कंप्यूटर दोनों का मिश्रण हो सकता है। (वह है श्रोडिंगर की बिल्ली विचार प्रयोग जिसमें एक बक्से में एक बिल्ली या तो जीवित या मृत हो सकती है, या एक साथ जीवित और मृत दोनों हो सकती है।) फिर अन्य अवधारणाएँ भी हैं जैसे पतन, अनिश्चितता और उलझाव, जो क्वांटम कंप्यूटरों को आपके और मेरे द्वारा बड़े किए गए कंप्यूटरों से बहुत अलग बनाते हैं पर।

जिस तरह एक क्लासिकल कंप्यूटर बिट्स पर काम करता है, उसी तरह क्वांटम कंप्यूटर बिट्स पर काम करते हैं। वर्तमान में, IBM के वर्तमान सबसे बड़े क्वांटम कंप्यूटर में 65 क्यूबिट हैं। 2023 तक, यह 1,000 क्यूबिट वाला एक निर्माण करना चाहता है। और उसके कुछ समय बाद - एक ऐसी तारीख जिसके लिए कंपनी प्रतिबद्ध नहीं होगी, लेकिन जो निश्चित रूप से उसके रोड मैप पर है - वह 1 मिलियन-क्यूबिट मशीन का निर्माण करेगी।

65 क्विबिट से दस लाख क्विबिट तक छलांग लगाना काफी बड़ी छलांग है। लेकिन जब घातीय छलांग की बात आती है तो कंप्यूटिंग, यहां तक ​​कि शास्त्रीय कंप्यूटिंग भी बहुत अच्छी साबित होती है। मूर की विधि बताता है कि सर्किट बोर्ड पर फिट होने वाले ट्रांजिस्टर की संख्या लगभग हर दो साल में दोगुनी हो जाती है। क्वांटम की मूर के नियम के सबसे करीब वह चीज़ है जिसे रोज़ का नियम कहा जाता है, जिसे 2002 में जिओर्डी रोज़ द्वारा तैयार किया गया था। रोज़ का नियम कहता है कि क्वांटम कंप्यूटर में क्वैब की संख्या हर दो साल में दोगुनी हो जाती है।

मूर के नियम की तुलना में, रोज़ के नियम के निहितार्थ यकीनन और भी अधिक गहरे हैं, क्योंकि, जैसा कि पीटर डायमेंडिस और स्टीवन कोटलर ने अपनी पुस्तक में देखा है भविष्य आपकी सोच से भी तेज़ है: अभिसरण प्रौद्योगिकियाँ व्यवसाय, उद्योग और हमारे जीवन को कैसे बदल रही हैं, सुपरपोज़िशन में क्वैबिट में ट्रांजिस्टर में बाइनरी बिट्स की तुलना में कहीं अधिक शक्ति होती है।

क्योंकि "अधिक" हमेशा "बेहतर" के बराबर नहीं होता है, इस धारणा के लिए आईबीएम के वैचारिक बदलावों में से एक आईबीएम जिसे क्वांटम वॉल्यूम कहता है, उसकी अधिक सूक्ष्म अवधारणा पर आधारित है। चाउ ने कहा, "यह केवल क्वैबिट की भौतिक संख्या को मापने के बारे में नहीं है।" “अंत में, यह क्वैबिट की संख्या और वे कितना अच्छा प्रदर्शन करते हैं, दोनों के बारे में है; इससे पहले कि क्वैब डिकोड हो जाए और आपकी क्वांटम जानकारी गायब हो जाए, आप वास्तव में उस हार्डवेयर पर कितना बड़ा सर्किट चला सकते हैं। क्वांटम वॉल्यूम एक ऐसा मीट्रिक है।

जब आप क्वांटम कंप्यूटर की अपेक्षा कर रहे हों तो क्या अपेक्षा करें

क्वांटम यांत्रिकी के संस्थापकों में से एक, नील्स बोह्र ने कहा, "जिसे हम वास्तविक कहते हैं, वह उन चीजों से बना है जिन्हें वास्तविक नहीं माना जा सकता है।" क्वांटम सुपरपोज़िशन के आधार को देखते हुए, शायद यह उचित है कि क्वांटम कंप्यूटर आज एक अजीब धुंधलके की दुनिया में मौजूद हैं, न कि यहाँ। IBM उन कंपनियों में से एक है, जिन्होंने कार्यशील क्वांटम कंप्यूटर बनाए हैं (Google, Baidu, Amazon कुछ अन्य बड़े नाम हैं।) क्वांटम एल्गोरिदम भी - कुछ मामलों में, जिन्हें अभी तक लोगों द्वारा बनाए गए क्वांटम कंप्यूटरों पर प्रभावी ढंग से नहीं चलाया जा सकता है।

और फिर भी, अवधारणाओं और उत्साह के कारणों के सभी प्रमाणों के बावजूद, यह कहना उचित है कि दुनिया अभी तक क्वांटम कंप्यूटिंग की विशाल शक्ति के दोहन के करीब आना शुरू नहीं हुई है। चाउ ने कहा, "वास्तविक अनुप्रयोगों के संदर्भ में [क्वांटम कंप्यूटिंग] क्या शामिल है, यह अभी भी पूरी तरह से ज्ञात नहीं है।"

कुछ सबसे रोमांचक संभावित उपयोग के मामले - चाहे वह कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान हो, वित्तीय हो मॉडलिंग, साइबर सुरक्षा और क्रिप्टोकरेंसी, या उन्नत पूर्वानुमान - क्वांटम में भूत बने हुए हैं मशीन। अभी के लिए, कम से कम।

आईबीएम क्वांटम गणना पर क्यों केंद्रित है? चाउ ने कहा, "हमारा ध्यान इस बात पर है कि हम गणना के भविष्य को कैसे वितरित करते हैं।" क्वांटम उस भविष्य का एक अपरिहार्य हिस्सा है।

क्वांटम कंप्यूटिंग भविष्य के लिए आईबीएम के तीन बड़े दांवों में से एक है। भविष्य की प्रौद्योगिकियों की यह पवित्र त्रिमूर्ति क्वांटम कंप्यूटिंग, कृत्रिम बुद्धिमत्ता और क्लाउड से बनी है। लेकिन ये व्यक्तिगत दांव नहीं हैं जैसा कि तब होगा जब आप अपनी बचत को तीन आशाजनक स्टार्टअप में निवेश करेंगे, यह मानते हुए कि तीनों में से एक के पास यूनिकॉर्न बनने का मौका है जो कि होने वाले किसी भी नुकसान की भरपाई कर देगा अन्य दो.

उदाहरण के लिए, क्वांटम, ए.आई. के लिए गेम-चेंजर हो सकता है। इसमें कोई संदेह नहीं है कि कृत्रिम बुद्धिमत्ता - और, विशेष रूप से, यंत्र अधिगम - शास्त्रीय कंप्यूटिंग आर्किटेक्चर का उपयोग करके आश्चर्यजनक प्रगति का आनंद लिया है। लेकिन क्वांटम चीजों को और भी अधिक गति देने का वादा करता है। वर्तमान मशीन लर्निंग एल्गोरिदम के क्वांटम संस्करण (या, अधिक संभावना है, पूरी तरह से नए, बहुत तेज़ विकल्प) विशाल डेटा-संचालित ए.आई. को अंजाम देने में सक्षम होंगे। गणना काफी तेजी से होती है दर। वे डेटा से उत्पन्न होने वाले आयामों की आश्चर्यजनक संख्या को संभालने और उन्हें बड़े क्वांटम फीचर स्पेस में मैप करने में सक्षम होंगे। क्वांटम उलझाव का उपयोग नए पैटर्न की खोज के लिए किया जा सकता है जिन्हें पारंपरिक शास्त्रीय कंप्यूटिंग के साथ नहीं खोजा जा सकता है।

क्वांटम बादल पर तैर रहा है

क्लाउड भी आईबीएम के क्वांटम दांव का एक मूलभूत हिस्सा है। मोटे तौर पर, शास्त्रीय कंप्यूटिंग की लोकप्रिय प्रगति मेनफ्रेम से मिनी कंप्यूटर से पर्सनल कंप्यूटर में संक्रमण था। 1950 के दशक में, लोगों के पास केवल बड़े, वातानुकूलित कमरों में विशाल कंप्यूटर तक पहुंच थी। 1970 और 80 के दशक के अंत तक, लोगों के पास अपने घरों में कंप्यूटर थे। 1990 के दशक तक, लोगों के पास लैपटॉप कंप्यूटर थे जिन्हें वे अपने बैग में ले जा सकते थे। आज, हमारे पास स्मार्टफ़ोन के रूप में कंप्यूटर हैं जिन्हें हम अपनी जेब में रखते हैं।

ऐसा लगता नहीं है कि क्वांटम कंप्यूटर के लिए आवश्यकताओं (जैसे अत्यधिक शीतलन) के कारण क्वांटम कंप्यूटर फॉर्म फैक्टर में समान बदलाव का अनुभव करेंगे।

चाउ ने कहा, "आपके डेस्क पर [भौतिक क्वांटम कंप्यूटर रखने] के संदर्भ में, मैं गलत हो सकता हूं, लेकिन मेरे लिए यह स्पष्ट नहीं है कि ऐसा ही होगा।" “आप जो भी सिस्टम बनाते हैं उनमें से अधिकांश के लिए इस स्तर की क्वांटम सुसंगतता की आवश्यकता होती है, चाहे वह एक सुपरकंडक्टिंग सिस्टम हो या फंसे हुए आयन, सभी को बनाए रखने के लिए आपको काफी बुनियादी ढांचे की आवश्यकता होती है - और विशेष रूप से जब आप बढ़ते हैं ऊपर।"

लेकिन यहीं पर क्लाउड कंप्यूटिंग का व्यवधान सामने आता है। क्लाउड कंप्यूटिंग का मतलब है कि उपयोगकर्ताओं के पास सुपरकंप्यूटर क्षमताओं तक पहुंच है, भले ही वे एक ही भौतिक आसपास के क्षेत्र में हों। कंप्यूट पावर या स्टोरेज अब आपके डेस्क पर उपलब्ध हार्डवेयर तक ही सीमित नहीं है, जैसा कि 20 साल पहले था।

चाउ ने कहा, "आजकल बहुत कुछ क्लाउड पर किया जाता है [और] लोगों को पता भी नहीं चलता।" “लोगों को कितनी बार यह एहसास होता है कि कोई चीज़ अपने आप संसाधित नहीं होती है लैपटॉप या अपने फ़ोन पर, लेकिन कहीं और? क्लाउड पर क्वांटम इसी तरह काम करेगा।"

यह एक हद तक क्वांटम कंप्यूटिंग है पहले से कार्यरत। मई 2016 में, IBM ने इसे लॉन्च किया क्वांटम अनुभव, एक पांच-क्विबिट क्वांटम प्रोसेसर और कनेक्टेड मैचिंग सिम्युलेटर जो उपयोगकर्ताओं को क्वांटम कंप्यूटर सिस्टम पर प्रयोग करने की सुविधा देता है। आज तक, आईबीएम क्वांटम ने क्लाउड पर 32 क्वांटम प्रोसेसर तैनात किए हैं, दुनिया भर में 280,000 से अधिक उपयोगकर्ता सामूहिक रूप से प्रतिदिन 1 बिलियन क्वांटम सर्किट चला रहे हैं। जैसे-जैसे अधिक शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटर उपलब्ध कराए जाएंगे, ये भी क्लाउड के माध्यम से उपयोगकर्ताओं तक पहुंच सकेंगे।

चाउ ने कहा, "आपको ऐसी समस्याओं का सामना करना पड़ेगा जो पारंपरिक कंप्यूटरों में ज्ञात सर्वोत्तम तकनीकों का उपयोग करके स्वाभाविक रूप से हल हो जाएंगी।" "लेकिन फिर भी इन समस्याओं के कुछ हिस्से ऐसे भी हैं जिन्हें हल करना बहुत जटिल है [आज भी उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग सिस्टम के साथ] जो क्वांटम कंप्यूटर के लिए उपयुक्त हो सकते हैं।"

नहीं, आप जल्द ही (यदि कभी हो) क्वांटम कंप्यूटर पर अपनी एक्सेल स्प्रेडशीट नहीं चलाएंगे। क्लासिकल कंप्यूटर एक्सेल को ठीक से चला सकते हैं। लेकिन अनुप्रयोगों के कुछ हिस्से निश्चित रूप से क्वांटम क्षमताओं का उपयोग कर सकते हैं, चाहे एन्क्रिप्शन या बेहतर मशीन लर्निंग जैसी चीजों के लिए। कुछ और भी आकर्षक रूप से तुच्छ उदाहरण हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, जेम्स वूटनएक अन्य आईबीएम इंजीनियर, क्वांटम कंप्यूटिंग का उपयोग कर रहा है कंप्यूटर गेम के भीतर यादृच्छिक इलाके का निर्माण. क्या आपने कभी ऐसे गेम का सपना देखा है जो हर बार आपके खेलने पर अकल्पनीय स्तर तक खुद को पूरी तरह से पुन: कॉन्फ़िगर कर सके? क्वांटम आपका उत्तर है।

हाइब्रिड मॉडल

चाउ ने कहा, "हाइब्रिड क्लाउड कम्प्यूटेशनल मॉडल से हमारा यही मतलब है।" “आपकी समस्या का कार्यभार एक कंप्यूटर में डाला जाएगा और सही हिस्से एक क्लासिकल कंप्यूटर में जाएंगे और अन्य हिस्से क्वांटम कंप्यूटर में जाएंगे। फिर समाधान निकलता है. यह वह तस्वीर है जिसकी आप भविष्य में कल्पना कर सकते हैं। [क्वांटम] [शास्त्रीय कंप्यूटरों के लिए] प्रतिस्थापन नहीं है, लेकिन वे निश्चित रूप से साथ-साथ काम करेंगे।"

आईबीएम इस बात के लिए प्रतिबद्ध नहीं है कि वह अपना मिलियन क्यूबिट कंप्यूटर कब वितरित करेगा - या, उस मामले के लिए, जब उसका गोल्डनआई फ्रिज समाप्त हो जाएगा। लेकिन इसकी धारणा बिल्कुल स्पष्ट है कि क्वांटम कंप्यूटिंग एक गेम-चेंजर बनने जा रही है।

में एक इस वर्ष की शुरुआत में IBM के ब्लॉग के लिए लिखी गई पोस्ट, जे गैम्बेटा, आईबीएम फेलो और क्वांटम कंप्यूटिंग के उपाध्यक्ष, ने आईबीएम क्वांटम कंप्यूटर की अगली पीढ़ी की तुलना अपोलो मिशन से की जिसके परिणामस्वरूप चंद्रमा पर लैंडिंग हुई। यह काफी तुलना है. यह सटीक भी हो सकता है.

यहां 2020 में, की संभावना के साथ अमावस्या लैंडिंग यह दशकों की तुलना में काफी करीब है, यह कुछ साल पहले की तुलना में कहीं अधिक उत्साहजनक तुलना की तरह लगता है। यह इंतज़ार के लायक होना चाहिए।

संपादकों की सिफ़ारिशें

• नियुक्ति पर रोक के तहत एआई आईबीएम में लगभग 7,800 नौकरियों की जगह ले सकता है
• यू.के. लैब के अंदर जो दिमाग को क्वांटम कंप्यूटर से जोड़ता है
• आईबीएम का नया 127-क्यूबिट प्रोसेसर क्वांटम कंप्यूटिंग में एक बड़ी सफलता है
• शोधकर्ताओं ने क्वांटम कंप्यूटिंग के विकास में 'लापता जिग्सॉ पीस' बनाया है
• आईबीएम अध्यक्ष ने पुष्टि की कि चिप की कमी 'कुछ वर्षों' तक बनी रहेगी