সহযোগিতা কোয়ান্টাম ত্বরণের জন্য অনুঘটক প্রদান করে

2022 সালের পদার্থবিজ্ঞানের নোবেল পুরস্কার অ্যালাইন অ্যাসপেক্ট, জন ক্লজার এবং অ্যান্টন জেইলিংগারের অগ্রগামী পরীক্ষাগুলিকে স্বীকৃতি দিয়েছে যা প্রথমবারের মতো তথ্য প্রক্রিয়াকরণের জন্য কোয়ান্টাম সিস্টেমের সম্ভাব্যতা প্রদর্শন করেছে। বেশ কয়েক দশক পরে, শিল্প এবং একাডেমিয়া উভয় ক্ষেত্রেই বিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলীরা কার্যকরী কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরি করার জন্য এই অর্জনগুলি তৈরি করছেন যা বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন জুড়ে জটিল সমস্যাগুলি মোকাবেলা করার তাদের সম্ভাবনার একটি আকর্ষণীয় আভাস দেয়।

যদিও এখন পর্যন্ত অগ্রগতি চিত্তাকর্ষক হয়েছে, কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরি করার জন্য আরও অনেক কাজ করা দরকার যা তাদের ক্লাসিক্যাল প্রতিরূপকে ছাড়িয়ে যেতে পারে। আজকের ছোট আকারের কোয়ান্টাম প্রসেসরগুলি এখন 100-1000 রেঞ্জের দিকে qubits সংখ্যাকে ঠেলে দিচ্ছে, কিন্তু তারা শব্দ এবং ত্রুটি দ্বারা প্রভাবিত হয় যা তাদের গণনাগত ক্ষমতা সীমিত করে। একটি বিস্তৃত কোয়ান্টাম সুবিধা অর্জনের জন্য প্রযুক্তিকে স্কেল করার জন্য বৈজ্ঞানিক চাতুর্য এবং প্রকৌশল জ্ঞানের প্রয়োজন হবে বিভিন্ন শাখায়, পাশাপাশি একাডেমিক এবং বাণিজ্যিক খাতের মধ্যে ঘনিষ্ঠ সহযোগিতা।

যুক্তরাজ্যে যে সহযোগিতার মাধ্যমে চালিত হয়েছে ন্যাশনাল কোয়ান্টাম টেকনোলজিস প্রোগ্রাম (NQTP), একটি £1bn উদ্যোগ যা 2014 সাল থেকে কোয়ান্টাম সেন্সিং, ইমেজিং, যোগাযোগ এবং কম্পিউটিং-এ প্রযুক্তি হাবগুলিকে সমর্থন করেছে৷ এডিনবার্গ বিশ্ববিদ্যালয়ের কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এর অধ্যাপক এবং প্যারিসের সোরবোন ইউনিভার্সিটির সিএনআরএসের গবেষণা পরিচালক এলহাম কাশেফি বলেছেন, "আমাদের একটি সমৃদ্ধ ইকোসিস্টেম রয়েছে যা দরকারী অ্যাপ্লিকেশনগুলি সরবরাহ করার জন্য কোয়ান্টাম কম্পিউটারের স্কেলিং আপ করার জন্য একসাথে কাজ করছে।"

কাশেফি সবেমাত্র যুক্তরাজ্যের প্রধান বিজ্ঞানী নিযুক্ত হয়েছেন জাতীয় কোয়ান্টাম কম্পিউটিং সেন্টার (NQCC), একটি জাতীয় সুবিধা যা 2020 সালে NQTP-এর ফ্ল্যাগশিপ প্রোগ্রাম হিসাবে চালু হয়েছে। স্কেলিং চ্যালেঞ্জ মোকাবেলায় গবেষণা গোষ্ঠী এবং বাণিজ্যিক খাতের সাথে অংশীদারিত্বের মাধ্যমে যুক্তরাজ্যে কোয়ান্টাম কম্পিউটিং সরবরাহকে ত্বরান্বিত করা এনকিউসিসির লক্ষ্য।

"NQCC এর সাথে আমার ভূমিকার অংশ হবে অ্যাপ্লিকেশন বিকাশকারী এবং শেষ ব্যবহারকারীদের একত্রিত করা যাতে দরকারী ডিভাইসগুলির বিকাশকে এগিয়ে নিয়ে যায়," কাশেফি বলেছেন৷ "আমরা এখন এমন পর্যায়ে আছি যেখানে অ্যালগরিদমের প্রয়োজনীয়তাগুলি হার্ডওয়্যারের নকশাকে প্রভাবিত করতে পারে, আমাদের পছন্দসই ব্যবহার-কেস এবং উদীয়মান মেশিনের মধ্যে ব্যবধান বন্ধ করতে দেয়।"

কম্পিউটার বিজ্ঞানের একটি পটভূমির সাথে, কাশেফি দীর্ঘকাল ধরে কোয়ান্টাম সমাধানগুলির বিকাশে সফ্টওয়্যার এবং অ্যালগরিদম যে ভূমিকা পালন করতে পারে তার পক্ষে একজন উকিল ছিলেন৷ তিনি সফ্টওয়্যার গবেষণা প্রোগ্রামের মধ্যে সমন্বয় সাধন কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং সিমুলেশন (QCS) হাব, NQTP দ্বারা সমর্থিত যুক্তরাজ্যের বিশ্ববিদ্যালয়গুলির একটি কনসোর্টিয়াম যা কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের জন্য সমালোচনামূলক বৈজ্ঞানিক চ্যালেঞ্জগুলির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। হাবটি বিভিন্ন হার্ডওয়্যার এবং সফ্টওয়্যার সলিউশনে চ্যাম্পিয়ন হওয়া বেশ কয়েকটি স্টার্ট-আপ কোম্পানির লঞ্চপ্যাড হয়েছে এবং এখন গবেষণার শক্তিগুলিকে উদ্ভাবনী প্রযুক্তিতে অনুবাদ করে যুক্তরাজ্যের কোয়ান্টাম কম্পিউটিং ইকোসিস্টেম বাড়ানোর জন্য NQCC-এর সাথে কাজ করে।

তার নতুন ভূমিকার অংশ হিসাবে, কাশেফি এডিনবার্গ বিশ্ববিদ্যালয়ে একটি কোয়ান্টাম সফ্টওয়্যার ল্যাব স্থাপনের জন্য NQCC-এর সাথে কাজ করবে, এটি একটি মূল উদ্যোগ যা NQCC-এর প্রোগ্রামের জাতীয় পদচিহ্নকে আরও প্রসারিত করবে। "আমরা এখন শারীরিক কিউবিটগুলির সাথে যে স্কেলেবিলিটি চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হচ্ছি তা হল একটি সমস্যা যা কম্পিউটার বিজ্ঞান এবং অ্যাপ্লিকেশন সফ্টওয়্যার সমাধান করতে সাহায্য করতে পারে," সে বলে৷ "আমরা অ্যাপ্লিকেশনের প্রয়োজনগুলি মোকাবেলা করার জন্য সফ্টওয়্যার এবং নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা সহ-উন্নয়ন করে কিউবিটগুলির প্রয়োজনীয়তাগুলি অপ্টিমাইজ করতে পারি।"

এই ধরনের সহ-উন্নয়ন একটি বহু-বিষয়ক পদ্ধতির দাবি করে যা কোয়ান্টাম হার্ডওয়্যার এবং তথ্য প্রক্রিয়াকরণের জ্ঞানকে গণিতবিদ এবং কম্পিউটার বিজ্ঞানীদের দক্ষতার সাথে একত্রিত করে যারা জটিল গণনাগত সমস্যাগুলি কীভাবে মোকাবেলা করতে হয় তা বোঝেন।

"ক্ল্যাসিক্যাল কম্পিউটার সায়েন্সে আমাদের যে জ্ঞানের ভাণ্ডার রয়েছে তার সাথে সংযোগ করা আমাদের সিস্টেম আর্কিটেকচার এবং কন্ট্রোল সিস্টেমের পাশাপাশি ত্রুটি প্রশমন এবং সংশোধনের প্রোটোকলগুলিকে হার্ডওয়্যার প্ল্যাটফর্মগুলি থেকে সেরা ফলাফল পেতে সক্ষম করবে," বলেছেন কাশেফি৷ "উদাহরণস্বরূপ, উচ্চ-পারফরম্যান্স কম্পিউটিংয়ে কাজ করা লোকেরা কীভাবে অপ্টিমাইজেশন সমস্যাগুলি সমাধান করতে হয় তা খুঁজে বের করতে অনেক সময় ব্যয় করেছে এবং তাদের ইনপুট কোয়ান্টাম সমাধানগুলির বিকাশকে ত্বরান্বিত করতে সাহায্য করবে যা একটি গণনাগত সুবিধা প্রদান করে।"

একটি প্রতিশ্রুতিশীল উপায় হল হাইব্রিড পদ্ধতির বিকাশ যা উদীয়মান কোয়ান্টাম ডিভাইসগুলিকে ক্লাসিক্যাল কম্পিউটিং অবকাঠামোর সাথে একত্রিত করে। উদাহরণ হিসেবে, NQCC এর অংশীদার QuPharma সহযোগিতা, একটি £6.8m প্রকল্প যার লক্ষ্য ওষুধ আবিষ্কারের জন্য আণবিক সিমুলেশন চালানোর জন্য প্রয়োজনীয় সময়কে আমূল কমিয়ে আনা।

হার্ডওয়্যার বিকাশকারীর নেতৃত্বে SEEQC ইউকে এবং জার্মান ফার্মাসিউটিক্যাল জায়ান্ট Merck KgaA-এর সাথে জড়িত, প্রকল্পটির লক্ষ্য SEEQC এর কোয়ান্টাম প্রসেসরকে একটি ক্লাসিক্যাল সুপার কম্পিউটারের সাথে একত্রিত করা যাতে ড্রাগ ডিজাইনের জন্য আরও শক্তিশালী প্ল্যাটফর্ম তৈরি করা যায়। "কোয়ান্টাম কম্পিউটিং সমাধান করতে সক্ষম হতে পারে এমন গবেষণা সমস্যাগুলিতে অনুবাদ করতে সক্ষম করার জন্য আমাদের শিল্পের ব্যথার পয়েন্টগুলি বুঝতে হবে," কাশেফিকে নির্দেশ করে৷

এই ধরনের সহযোগিতামূলক প্রকল্পগুলি যুক্তরাজ্যের একাডেমিক সেক্টরের মধ্যে থাকা বৈজ্ঞানিক দক্ষতার উপর আঁকে, যা কোয়ান্টাম তত্ত্ব, সফ্টওয়্যার এবং অ্যালগরিদমগুলিতে বিশ্বমানের গবেষণার পাশাপাশি সমস্ত নেতৃস্থানীয় কিউবিট আর্কিটেকচারের তদন্তের পরীক্ষামূলক কাজকে লালন করেছে।

"অ্যাপ্লিকেশান এবং যাচাইকরণে মনোযোগী ব্যক্তি হিসাবে, আমি সুপারকন্ডাক্টিং সার্কিট এবং আটকে পড়া আয়ন থেকে শুরু করে ফটোনিক্স এবং সিলিকন-ভিত্তিক ডিভাইস পর্যন্ত কিউবিট প্ল্যাটফর্মগুলিতে অ্যাক্সেস পেয়ে রোমাঞ্চিত হয়েছি," বলেছেন কাশেফি৷ "যখন আমরা কোডটি লিখি তখন আমাদের প্রতিটি কিউবিট প্ল্যাটফর্মের ক্ষমতা এবং সীমাবদ্ধতা সম্পর্কে সচেতন হতে হবে, যেহেতু কিছু অ্যাপ্লিকেশন একটি নির্দিষ্ট হার্ডওয়্যার সমাধান দ্বারা প্রদত্ত শব্দ মডেল বা সংযোগের জন্য আরও উপযুক্ত হতে পারে।"

উদীয়মান কোয়ান্টাম শিল্প যুক্তরাজ্যের মধ্যে বিজ্ঞানের ভিত্তির শক্তি থেকেও উপকৃত হয়, অনেক কোয়ান্টাম স্টার্ট-আপ তাদের প্রাক্তন গবেষণা গোষ্ঠীর সাথে প্রযুক্তিকে এগিয়ে নিতে এবং তাদের উন্নয়ন কর্মসূচিকে ত্বরান্বিত করতে ঘনিষ্ঠ সম্পর্ক বজায় রাখে।

কিউসিএস হাবের প্রধান তদন্তকারী এবং অক্সফোর্ড ইউনিভার্সিটির ট্র্যাপড-আয়ন কোয়ান্টাম-কম্পিউটিং গ্রুপের সহ-নেতা ডেভিড লুকাস বলেছেন, "একাডেমিক সেক্টর একটি ধারণার কারখানা হিসাবে কাজ করে।" "প্রযুক্তি বৃদ্ধি করা একটি ইঞ্জিনিয়ারিং চ্যালেঞ্জ যা একটি একক বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষণা বিভাগের ক্ষমতার বাইরে প্রসারিত।" প্রকৃতপক্ষে, NQCC-এর একটি মূল ভূমিকা হল অবকাঠামো প্রদান করা এবং এই ইঞ্জিনিয়ারিং চ্যালেঞ্জগুলি মোকাবেলা করার জন্য যে সহযোগিতা প্রয়োজন হবে তা সহজতর করা।

শিল্প এবং একাডেমিয়ার মধ্যে এই সমন্বয়টি ম্যাক্সওয়েল প্ল্যাটফর্মের বিকাশে বিশেষভাবে কার্যকর হয়েছে, একটি বাণিজ্যিক নিরপেক্ষ-পরমাণু কোয়ান্টাম-কম্পিউটিং সিস্টেম দ্বারা প্রদর্শিত এম স্কোয়ার্ড, ফোটোনিক্স এবং কোয়ান্টাম প্রযুক্তির বিকাশকারী, যুক্তরাজ্যের জাতীয় কোয়ান্টাম টেকনোলজিস শোকেস 2022 সালের নভেম্বরে। সিস্টেমের বর্তমান সংস্করণটি 100 কিউবিট সমর্থন করতে পারে এবং এম স্কয়ারের সিইও গ্রায়েম ম্যালকম বলেছেন যে প্রযুক্তিটি 400 কিউবিট এবং তার পরেও স্কেল করার একটি পরিষ্কার পথ রয়েছে।

ম্যালকম বলেছেন, "ম্যাক্সওয়েল তৈরি করার জন্য আমরা স্ট্র্যাথক্লাইড বিশ্ববিদ্যালয়ের সাথে একটি কৌশলগত অংশীদারিত্ব তৈরি করেছি, যা আমাদের কোম্পানিকে বিশ্বমানের যুগান্তকারী পদার্থবিদ্যায় অ্যাক্সেস প্রদান করেছে।" "আমাদের দোরগোড়ায় এমন একটি শক্তিশালী বিশ্ববিদ্যালয়ের বিভাগ পাওয়া খুব ভালো হয়েছে যেখানে আমরা বিশেষজ্ঞের দক্ষতার জন্য ঝুঁকতে পারি, যখন আমরা একটি নির্ভরযোগ্য পণ্য বিকাশের জন্য প্রয়োজনীয় ইঞ্জিনিয়ারিং সক্ষমতা আনতে সক্ষম হয়েছি।"

ম্যাক্সওয়েল স্ট্র্যাথক্লাইডে জোনাথন প্রিচার্ড এবং তার গবেষণা দল দ্বারা নিখুঁত একটি নিরপেক্ষ-পরমাণু কিউবিট আর্কিটেকচারের উপর ভিত্তি করে। পরীক্ষামূলক প্ল্যাটফর্ম, যা আল্ট্রাকোল্ড পরমাণুতে শক্তির রূপান্তর পরিচালনা করতে এম স্কয়ারডের কোর লেজার প্রযুক্তির উপর নির্ভর করে, একটি EPSRC সমৃদ্ধি অংশীদারিত্বের মাধ্যমে তৈরি করা হয়েছিল বর্গক্ষেত্র.

"আমরা লেজারের কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজ করার জন্য এম স্কয়ারে ফটোনিক্স ইঞ্জিনিয়ারদের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে কাজ করেছি, এবং কিছু ক্ষেত্রে আমাদের প্রয়োজনীয় নির্দিষ্ট পারমাণবিক প্রক্রিয়াগুলির জন্য তৈরি নতুন ডিভাইসগুলি ডিজাইন করার জন্য," প্রিচার্ড বলেছেন। এরই মধ্যে বাণিজ্যিক ব্যবস্থার বিকাশ সক্ষম হয়েছিল আবিষ্কার প্রোগ্রাম, M Squared দ্বারা সমন্বিত এবং ইনোভেট UK-এর কোয়ান্টাম টেকনোলজিস চ্যালেঞ্জ প্রোগ্রাম দ্বারা সমর্থিত একটি £10 m প্রকল্প বাণিজ্যিক কোয়ান্টাম কম্পিউটিং-এর প্রযুক্তিগত বাধাগুলি মোকাবেলা করতে।

সহযোগিতার জন্য পরবর্তী পদক্ষেপগুলির মধ্যে একটি হল স্ট্র্যাথক্লাইড বিশ্ববিদ্যালয়ের কোয়ান্টাম সিমুলেশন এবং কম্পিউটিং বিশেষজ্ঞ অ্যান্ড্রু ডেলির সাথে কাজ করা, কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমগুলি বিকাশ করা যা প্ল্যাটফর্মের ক্ষমতা প্রদর্শন করে। 2021 সালে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের নেতৃত্বে একটি গবেষণা দল দেখিয়েছিল যে 256 কিউবিট দ্বারা গঠিত একটি নিরপেক্ষ-পরমাণু সিস্টেম বহু-বডি সিস্টেমের কোয়ান্টাম আচরণ অনুকরণ এবং পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং এই বছরের শুরুতে দলটি 289-কিউবিট ব্যবহার করেছিল। সংস্করণ থেকে কোয়ান্টাম সুবিধার একটি পথ প্রদর্শন করুন অ্যানালগ কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমের একটি নির্দিষ্ট শ্রেণীর জন্য।

"স্ট্র্যাথক্লাইড বিশ্ববিদ্যালয়ের সাথে আমরা যে সিস্টেমটি তৈরি করেছি তা বিশ্বের সেরা নিরপেক্ষ-পরমাণু কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলির সাথে প্রতিযোগিতামূলক," ম্যালকম বলেছেন৷ "এখন আমরা সেই অ্যালগরিদমগুলির মধ্যে কিছু হার্ডওয়্যারে রাখতে চাই যা আমরা প্রদর্শন করেছি এবং অংশীদারিত্ব স্থাপন করতে চাই যেখানে এটি বাস্তব-বিশ্বের চ্যালেঞ্জগুলির জন্য মূল্য দিতে পারে।"

কাশেফি এবং NQCC-এর জন্য আরও একটি গুরুত্বপূর্ণ অগ্রাধিকার হল শক্তিশালী বেঞ্চমার্কিং এবং সার্টিফিকেশন প্রোটোকল স্থাপন করা। কাশেফি তার নিজস্ব গবেষণা প্রোগ্রামের মধ্যে যাচাইকরণ এবং পরীক্ষার জন্য সরঞ্জামগুলি বিকাশের দিকে মনোনিবেশ করেছেন, যা তিনি বিশ্বাস করেন যে সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল প্রযুক্তিগুলির বিকাশকে দ্রুত-ট্র্যাক করতে সহায়তা করবে৷

"যখন বিভিন্ন ডিভাইস আবির্ভূত হয় তখন আমাদের জানতে হবে কিভাবে তাদের মূল্যায়ন করা যায় এবং কিভাবে তাদের কর্মক্ষমতা অন্যান্য প্ল্যাটফর্মের সাথে তুলনা করা যায়," সে বলে। "একটি নির্ভরযোগ্য পরীক্ষার কাঠামো গুরুত্বপূর্ণ প্রতিক্রিয়া প্রদান করে যা আমাদেরকে একটি নতুন শাসনামলে আরও দ্রুত স্থানান্তর করতে দেয়।"

2021 সালে NQCC কমিশন করেছে নদীপথ, কোয়ান্টাম অ্যালগরিদম এবং সফ্টওয়্যার বিশেষজ্ঞ, বিভিন্ন ধরণের কোয়ান্টাম প্রসেসর জুড়ে কর্মক্ষমতা তুলনা সক্ষম করার জন্য একটি বেঞ্চমার্কিং স্যুট তৈরি করতে। ন্যাশনাল ফিজিক্যাল ল্যাবরেটরির নেতৃত্বে একটি কনসোর্টিয়াম কোয়ান্টাম কম্পিউটিং-এর মূল মেট্রিক্সও তদন্ত করছে, আন্তর্জাতিক প্রযুক্তির উন্নয়নের জন্য উন্মুক্ত মান উন্নয়নের লক্ষ্যে। "NQCC কোনো নির্দিষ্ট হার্ডওয়্যার সমাধানকে এগিয়ে নেওয়ার চেষ্টা করছে না, তবে বিভিন্ন প্ল্যাটফর্মের মানদণ্ডে সক্ষম হওয়া আমাদের নিজস্ব উন্নয়ন কর্মসূচির পাশাপাশি বৃহত্তর ইকোসিস্টেমকে উদ্দীপিত করার জন্য সত্যিই কার্যকর হবে," বলেছেন কাশেফি৷

এই ধরনের বেঞ্চমার্কিং এটি বোঝাও সম্ভব করবে যেখানে কোয়ান্টাম সমাধানগুলি ক্লাসিক্যাল কম্পিউটিং আর্কিটেকচারের তুলনায় প্রকৃত সুবিধা প্রদান করে। "কোয়ান্টাম কম্পিউটিং একটি আশ্চর্যজনক এবং বৈপ্লবিক প্রযুক্তি, কিন্তু শেষ পর্যন্ত এটি শুধুমাত্র আরেকটি গণনামূলক টুল" কাশেফি চালিয়ে যান। "সঠিক বেঞ্চমার্কিং আমাদের বুঝতে সক্ষম করবে কোন কাজগুলি একটি ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারের জন্য সবচেয়ে উপযুক্ত এবং কোনটি কোয়ান্টাম সমাধান দ্বারা উন্নত করা যেতে পারে।"

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোব্লকচেন। Web3 মেটাভার্স ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/collaboration-provides-catalyst-for-quantum-acceleration/