কোয়ান্টাম চিপ একটি কাজ করতে মাইক্রোসেকেন্ড সময় নেয় একটি সুপার কম্পিউটার 9,000 বছর ব্যয় করবে

কোয়ান্টাম কম্পিউটার কি ওভারহাইপড?

একটি নতুন গবেষণা in প্রকৃতি বলেন না কানাডার টরন্টোতে অবস্থিত একটি কোম্পানি Xanadu দ্বারা তৈরি একটি চতুরতার সাথে ডিজাইন করা কোয়ান্টাম ডিভাইস একটি বেঞ্চমার্ক টাস্কে প্রচলিত কম্পিউটারগুলিকে বিলুপ্ত করেছে যা অন্যথায় 9,000 বছরেরও বেশি সময় নেবে।

কোয়ান্টাম চিপ বোরিয়ালিসের জন্য, উত্তর 36 এর মধ্যে এসেছে মাইক্রোসেকেন্ড।

কোয়ান্টামের শক্তি প্রদর্শনের জন্য Xanadu-এর কৃতিত্ব সর্বশেষ কম্পিউটিং প্রচলিত কম্পিউটারের উপর - একটি আপাতদৃষ্টিতে সহজ ধারণা যাকে কোয়ান্টাম সুবিধা বলা হয়।

তাত্ত্বিকভাবে, ধারণাটি অর্থপূর্ণ। প্রচলিত কম্পিউটারের বিপরীতে, যা বাইনারি বিটগুলি ব্যবহার করে ক্রমানুসারে গণনা করে—0 বা 1—কোয়ান্টাম ডিভাইসগুলি কোয়ান্টাম জগতের অদ্ভুততায় ট্যাপ করে, যেখানে 0 এবং 1 উভয়ই ভিন্ন সম্ভাবনার সাথে একই সময়ে থাকতে পারে। ডেটা কিউবিট-এ প্রসেস করা হয়, একটি নন-কমিটাল ইউনিট যা একইসাথে একাধিক গণনা করে তার অনন্য পদার্থবিদ্যার জন্য ধন্যবাদ।

অনুবাদ? একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার একটি অতি-দক্ষ মাল্টিটাস্কারের মতো, যেখানে প্রচলিত কম্পিউটারগুলি অনেক বেশি রৈখিক। একই সমস্যা দেওয়া হলে, একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার যেকোনও ট্র্যান্স করতে সক্ষম হওয়া উচিত সুপারকম্পিউটার গতি এবং দক্ষতা পরিপ্রেক্ষিতে কোনো সমস্যা. ধারণা, "কোয়ান্টাম শ্রেষ্ঠত্ব" নামে অভিহিত করা হয়েছে, এটি একটি নতুন প্রজন্মের কম্পিউটারকে পূর্বে তৈরি করা যেকোনো কিছুর থেকে সম্পূর্ণরূপে বিদেশী করে তোলার চালিকাশক্তি।

সমস্যাটি? কোয়ান্টাম আধিপত্য প্রমাণ করা অত্যন্ত কঠিন। যেহেতু কোয়ান্টাম ডিভাইসগুলি ক্রমবর্ধমানভাবে আরও বাস্তব-বিশ্বের সমস্যাগুলি সমাধান করার জন্য ল্যাব ছেড়ে চলে যাচ্ছে, বিজ্ঞানীরা একটি মধ্যবর্তী বেঞ্চমার্ক গ্রহণ করছেন: কোয়ান্টাম সুবিধা, যা ধারণা যে একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার শুধুমাত্র একটি কাজ-যে কোনও কাজ-এ একটি প্রচলিতকে হারাতে পারে।

২০১ 2019-এ ফিরে এসেছে গুগল ইন্টারনেট ভেঙে দিয়েছে একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারের প্রথম উদাহরণ প্রদর্শন করে, সাইকামোর, 200টি কিউবিট দিয়ে মাত্র 54 সেকেন্ডে একটি গণনাগত সমস্যা সমাধান করে - একটি প্রচলিত সুপার কম্পিউটারের 10,000 বছরের অনুমানের তুলনায়। একটি চীনা দল শীঘ্রই কোয়ান্টাম কম্পিউটেশনাল সুবিধার দ্বিতীয় চমকপ্রদ প্রদর্শনের সাথে অনুসরণ করা হয়, যন্ত্রটি থুথু দিয়ে উত্তর দেয় যা একটি সুপার কম্পিউটারকে দুই বিলিয়ন বছরেরও বেশি সময় লাগবে।

তবুও একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন থেকে যায়: এই কোয়ান্টাম ডিভাইসগুলির মধ্যে কোনটি কি ব্যবহারিক ব্যবহারের জন্য প্রস্তুত হওয়ার কাছাকাছি?

একটি কঠোর পুনরায় নকশা

কম্পিউটারগুলি পদার্থবিদ্যার উপর নির্ভর করে তা ভুলে যাওয়া সহজ। আমাদের বর্তমান সিস্টেম, উদাহরণস্বরূপ, ট্যাপ ইন ইলেকট্রন এবং চতুরভাবে ডিজাইন করা চিপস তাদের কার্য সম্পাদন করতে। কোয়ান্টাম কম্পিউটার একই রকম, কিন্তু তারা বিকল্প কণা পদার্থবিদ্যার উপর নির্ভর করে। কোয়ান্টাম মেশিনের প্রাথমিক প্রজন্মগুলি সূক্ষ্ম, ঝিকিমিকি ঝাড়বাতির মতো দেখতে ছিল। একটি কমপ্যাক্ট স্মার্টফোন চিপের তুলনায় একেবারে চমত্কার হলেও, এগুলি সম্পূর্ণরূপে অব্যবহার্য। হস্তক্ষেপ কমাতে এবং কম্পিউটারের কার্যকারিতা বাড়ানোর জন্য হার্ডওয়্যারের জন্য প্রায়ই শক্তভাবে-নিয়ন্ত্রিত জলবায়ুর প্রয়োজন হয়-উদাহরণস্বরূপ, পরম শূন্য তাপমাত্রার কাছাকাছি।

কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এর মূল ধারণাটি একই: কিউবিট সুপারপজিশনে ডেটা প্রসেসিং করে, একটি কোয়ান্টাম ফিজিক্স কুইর্ক যা তাদের একই সময়ে 0s, 1s বা উভয়কে এনকোড করতে দেয়। ধারণাটিকে সমর্থন করে এমন হার্ডওয়্যার ব্যাপকভাবে আলাদা।

গুগলের সাইকামোর, উদাহরণস্বরূপ, সুপারকন্ডাক্টিং মেটাল লুপ ব্যবহার করে—আইবিএম সহ অন্যান্য টেক জায়ান্টদের কাছে জনপ্রিয় একটি সেটআপ, যা ঈগল নামে একটি শক্তিশালী প্রবর্তন করেছিল 127-কিউবিট কোয়ান্টাম চিপ 2021 সালে এটি প্রায় এক চতুর্থাংশের আকার। যেমন কোম্পানি থেকে অন্যান্য পুনরাবৃত্তি Honeywell এবং IonQ কোয়ান্টাম কম্পিউটিং-এর জন্য তাদের প্রধান উৎস হিসাবে এক বা একাধিক ইলেকট্রন সরানো সহ আয়নগুলিতে ট্যাপ করে, একটি ভিন্ন পদ্ধতি গ্রহণ করেছিল।

আরেকটি ধারণা ফোটন বা আলোর কণার উপর নির্ভর করে। এটি ইতিমধ্যেই কার্যকর প্রমাণিত হয়েছে: কোয়ান্টাম সুবিধার চীনা প্রদর্শন, উদাহরণস্বরূপ, একটি ফোটোনিক ডিভাইস ব্যবহার করেছে। কিন্তু ধারণাটি বাস্তবিক সমাধানের পরিবর্তে কোয়ান্টাম কম্পিউটিং-এর দিকে নিছক একটি পদক্ষেপ হিসাবে পরিত্যাগ করা হয়েছে, মূলত ইঞ্জিনিয়ারিং এবং সেটআপে অসুবিধার কারণে।

একটি ফোটোনিক বিপ্লব

Xanadu-এর দল অনাবাদীদের ভুল প্রমাণ করেছে। নতুন চিপ, বোরিয়ালিস, চীনের গবেষণার সাথে সামান্য অনুরূপ যে এটি গণনার জন্য সুপারকন্ডাক্টিং উপাদান বা আয়নগুলির পরিবর্তে ফোটন ব্যবহার করে।

তবে এটির একটি বিশাল সুবিধা রয়েছে: এটি প্রোগ্রামযোগ্য। "আগের পরীক্ষাগুলি সাধারণত স্ট্যাটিক নেটওয়ার্কগুলির উপর নির্ভর করত, যেখানে প্রতিটি উপাদান একবার গড়া হয়ে গেলে ঠিক করা হয়," ব্যাখ্যা ব্রাজিলের রিও ডি জেনিরোর ফেডারেল ফ্লুমিনেন্স ইউনিভার্সিটির ড. ড্যানিয়েল জস্ট ব্রড, যিনি গবেষণায় জড়িত ছিলেন না। চীনা গবেষণায় আগের কোয়ান্টাম সুবিধা প্রদর্শনে একটি স্ট্যাটিক চিপ ব্যবহার করা হয়েছিল। বোরিয়ালিসের সাথে, যাইহোক, অপটিক্যাল উপাদানগুলি "সমস্তই সহজেই প্রোগ্রাম করা যেতে পারে", এটি একটি একক-ব্যবহারের ডিভাইস কম এবং একাধিক সমস্যা সমাধানে সম্ভাব্যভাবে সক্ষম একটি প্রকৃত কম্পিউটারের বেশি করে তোলে। (কোয়ান্টাম খেলার মাঠ হল মেঘে উপলব্ধ আপনি সাইন আপ করার পরে যে কেউ পরীক্ষা করতে এবং অন্বেষণ করতে পারেন।)

চিপের নমনীয়তা একটি উদ্ভাবনী ডিজাইন আপডেট থেকে আসে, একটি "উদ্ভাবনী স্কিম [যেটি] চিত্তাকর্ষক নিয়ন্ত্রণ এবং স্কেলিং করার সম্ভাবনা প্রদান করে," ব্রড বলেন।

দলটি নামক সমস্যায় শূন্য গাউসিয়ান বোসন নমুনা, কোয়ান্টাম কম্পিউটিং দক্ষতা মূল্যায়নের জন্য একটি বেঞ্চমার্ক। পরীক্ষাটি, যদিও গণনাগতভাবে অসাধারণ কঠিন, বাস্তব-বিশ্বের সমস্যাগুলির উপর খুব বেশি প্রভাব ফেলে না। যাইহোক, এআই কর্মক্ষমতা পরিমাপের জন্য দাবা বা গো এর মতো, এটি কোয়ান্টাম কম্পিউটিং কর্মক্ষমতা পরীক্ষা করার জন্য নিরপেক্ষ বিচারক হিসাবে কাজ করে। এটি একটি "গোল্ড স্ট্যান্ডার্ড" ধরণের: "গাউসিয়ান বোসন স্যাম্পলিং হল ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারের তুলনায় কোয়ান্টাম ডিভাইসের সুবিধাগুলি প্রদর্শন করার জন্য ডিজাইন করা একটি স্কিম," ব্রড ব্যাখ্যা করেছেন৷

সেটআপটি একটি হরর মুভিতে কার্নিভাল ফানহাউস মিরর তাঁবুর মতো। আলোর বিশেষ অবস্থা (এবং ফোটন) - মজারভাবে বলা হয় "চাপা রাজ্য"-বিম স্প্লিটারগুলির একটি নেটওয়ার্কের সাথে এমবেড করা চিপের উপর টানেল করা হয়। প্রতিটি বিম স্প্লিটার একটি অর্ধ-প্রতিফলিত আয়নার মতো কাজ করে: আলো কীভাবে আঘাত করে তার উপর নির্ভর করে, এটি একাধিক কন্যাতে বিভক্ত হয়, কিছু পিছনে প্রতিফলিত হয় এবং অন্যগুলি মধ্য দিয়ে যায়। কনট্রাপশনের শেষে ফোটন ডিটেক্টরের একটি অ্যারে রয়েছে। যত বেশি বীম স্প্লিটার হবে, যে কোনও ডিটেক্টরে কোনও পৃথক ফোটন কীভাবে শেষ হবে তা গণনা করা আরও কঠিন।

অন্য একটি ভিজ্যুয়ালাইজেশন হিসাবে: একটি শিমের যন্ত্রের ছবি, গ্লাসে আবদ্ধ একটি পেগ-স্টুডেড বোর্ড। খেলতে, আপনি শীর্ষে খোঁটাগুলিতে একটি পাক ফেলে দিন। পাক পড়ার সাথে সাথে এটি এলোমেলোভাবে বিভিন্ন খুঁটে আঘাত করে, অবশেষে একটি সংখ্যাযুক্ত স্লটে অবতরণ করে।

কোন ফোটন কোন ডিটেক্টর স্লটে অবতরণ করে তা শনাক্ত করার লক্ষ্য নিয়ে গাউসিয়ান বোসন স্যাম্পলিং পাকগুলিকে ফোটন দিয়ে প্রতিস্থাপন করে। কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্যের কারণে, সম্ভাব্য ফলাফল বিতরণগুলি দ্রুতগতিতে বৃদ্ধি পায়, দ্রুত যে কোনও সুপার কম্পিউটারের শক্তিকে ছাড়িয়ে যায়। এটি একটি চমৎকার বেঞ্চমার্ক, ব্রড ব্যাখ্যা করেছেন, মূলত কারণ আমরা অন্তর্নিহিত পদার্থবিদ্যা বুঝতে পারি এবং সেটআপ পরামর্শ দেয় যে এমনকি কয়েকশ ফোটন সুপার কম্পিউটারকে চ্যালেঞ্জ করতে পারে।

চ্যালেঞ্জ গ্রহণ করে, নতুন গবেষণায় একটি প্রশংসনীয় 216 কিউবিট সহ একটি ফোটোনিক কোয়ান্টাম ডিভাইসের পুনর্নির্মাণ করা হয়েছে। ক্লাসিক ডিজাইনের বিরোধিতা করে, ডিভাইসটি পূর্ববর্তী মানের দিকনির্দেশের পরিবর্তে আগমনের সময় বিনে ফোটন গণনা করে। কৌশলটি ছিল ফোটন বিলম্বিত করার জন্য অপটিক্যাল ফাইবারের লুপগুলি প্রবর্তন করা যাতে তারা কোয়ান্টাম গণনার জন্য গুরুত্বপূর্ণ নির্দিষ্ট স্থানে হস্তক্ষেপ করতে পারে।

এই টুইকগুলি একটি ব্যাপকভাবে স্লিমড-ডাউন ডিভাইসের দিকে পরিচালিত করে। বীম স্প্লিটারগুলির স্বাভাবিক বড় নেটওয়ার্ক - ফোটন যোগাযোগের জন্য সাধারণত প্রয়োজন - ফোটনের সাথে মিথস্ক্রিয়া এবং কাজটি গণনা করার জন্য প্রয়োজনীয় সমস্ত বিলম্ব মিটমাট করার জন্য মাত্র তিনটিতে কমানো যেতে পারে। অন্যান্য উপাদানগুলির সাথে লুপ ডিজাইনগুলিও "সহজেই প্রোগ্রামেবল" যাতে একটি বিম স্প্লিটার রিয়েল টাইমে সূক্ষ্ম-টিউন করা যায় - যেমন কম্পিউটার কোড সম্পাদনা করা, তবে হার্ডওয়্যার স্তরে।

আউটপুট ডেটা সঠিক ছিল তা প্রত্যয়িত করে দলটি একটি স্ট্যান্ডার্ড স্যানিটি চেকও করেছে।

আপাতত, কোয়ান্টাম আধিপত্যকে নির্ভরযোগ্যভাবে দেখায় এমন অধ্যয়ন বিরল। প্রচলিত কম্পিউটারের অর্ধ শতাব্দীর মাথায় শুরু হয়। যেহেতু অ্যালগরিদমগুলি প্রচলিত কম্পিউটারগুলিতে বিকশিত হতে থাকে—বিশেষ করে যেগুলি শক্তিশালী এআই-কেন্দ্রিক চিপগুলিতে ট্যাপ করে বা নিউরোমর্ফিক কম্পিউটিং ডিজাইন-এগুলি এমনকি সহজেই কোয়ান্টাম ডিভাইসগুলিকে ছাড়িয়ে যেতে পারে, যা তাদের ধরার জন্য সংগ্রাম করে।

কিন্তু সেটাই ধাওয়া করার মজা। "কোয়ান্টাম সুবিধা একটি সুসংজ্ঞায়িত থ্রেশহোল্ড নয়, যোগ্যতার একক চিত্রের উপর ভিত্তি করে। এবং পরীক্ষা-নিরীক্ষার বিকাশের সাথে সাথে তাদের অনুকরণ করার কৌশলগুলিও আসবে — আমরা আশা করতে পারি অদূর ভবিষ্যতে রেকর্ড-সেটিং কোয়ান্টাম ডিভাইস এবং ক্লাসিক্যাল অ্যালগরিদমগুলি শীর্ষস্থানের জন্য একে অপরকে চ্যালেঞ্জ করার জন্য মোড় নেবে,” ব্রড বলেছেন।

"এটি গল্পের শেষ নাও হতে পারে," তিনি চালিয়ে গেলেন। কিন্তু নতুন গবেষণাটি "এই দৌড়ে কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের জন্য একটি লাফ।

চিত্র ক্রেডিট: geralt / 24493 ছবি

• Coinsmart. ইউরোপের সেরা বিটকয়েন এবং ক্রিপ্টো এক্সচেঞ্জ।
• প্লেটোব্লকচেন। Web3 মেটাভার্স ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. বিনামূল্যে এক্সেস.
• ক্রিপ্টোহক। Altcoin রাডার। বিনামূল্যে ট্রায়াল.
• সূত্র: https://singularityhub.com/2022/06/07/a-photonic-quantum-device-took-microseconds-to-do-a-task-a-conventional-computer-would-spend-9000-years- চালু/