ایک IBM کوانٹم کمپیوٹر نے بینچ مارک ٹیسٹ میں ایک سپر کمپیوٹر کو شکست دی۔

کوانٹم کمپیوٹرز جلد ہی ان مسائل سے نمٹ سکتے ہیں جو آج کے طاقتور سپر کمپیوٹرز کو روکتے ہیں- چاہے غلطیوں سے چھلنی ہو۔

حساب اور درستگی ساتھ ساتھ چلتے ہیں۔ لیکن ایک نیا تعاون IBM اور UC Berkeley کے درمیان یہ ظاہر ہوتا ہے کہ مقناطیسی مواد کے رویے کو سمجھنے سے لے کر نیورل نیٹ ورکس کے برتاؤ یا معلومات سوشل نیٹ ورکس پر کیسے پھیلتی ہیں اس کے لیے، چیلنجنگ مسائل کو حل کرنے کے لیے کمال کی ضرورت نہیں ہے۔

ٹیموں نے تیزی سے پیچیدہ کاموں کے لیے لارنس برکلے نیشنل لیب اور پرڈیو یونیورسٹی کے سپر کمپیوٹرز کے خلاف IBM کی 127 کیوبٹ ایگل چپ کو کھڑا کیا۔ آسان حساب کے ساتھ، ایگل نے ہر بار سپر کمپیوٹرز کے نتائج سے مماثل کیا- یہ تجویز کرتا ہے کہ شور کے باوجود بھی، کوانٹم کمپیوٹر درست ردعمل پیدا کر سکتا ہے۔ لیکن جہاں یہ چمکتا ہے وہ پیمانے کو برداشت کرنے کی صلاحیت میں تھا، اس کے نتائج واپس آتے ہیں جو کہ نظریہ کے لحاظ سے اس سے کہیں زیادہ درست ہیں جو آج جدید ترین سلکان کے ساتھ ممکن ہے۔ کمپیوٹر چپس.

دل میں ایک پوسٹ پروسیسنگ تکنیک ہے جو شور کو کم کرتی ہے۔ ایک بڑی پینٹنگ کو دیکھنے کی طرح، طریقہ ہر برش اسٹروک کو نظر انداز کرتا ہے۔ بلکہ، یہ پینٹنگ کے چھوٹے حصوں پر توجہ مرکوز کرتا ہے اور آرٹ ورک کے عمومی "موضوع" کو حاصل کرتا ہے۔

مطالعہ، میں شائع فطرت، قدرت, کوانٹم فائدہ کا پیچھا نہیں کر رہا ہے، یہ نظریہ کہ کوانٹم کمپیوٹرز روایتی کمپیوٹرز کے مقابلے میں تیزی سے مسائل حل کر سکتے ہیں۔ بلکہ، یہ ظاہر کرتا ہے کہ آج کے کوانٹم کمپیوٹرز، ناقص ہونے کے باوجود، سائنسی تحقیق کا حصہ بن سکتے ہیں — اور شاید ہماری زندگی — توقع سے جلد۔ دوسرے الفاظ میں، ہم اب کوانٹم افادیت کے دائرے میں داخل ہو چکے ہیں۔

"کام کی بنیادی بات یہ ہے کہ اب ہم ایک خوبصورت بڑے اور گہرے سرکٹ کو چلانے کے لیے ایگل کے تمام 127 کوبٹس استعمال کر سکتے ہیں — اور نمبر درست نکلتے ہیں،" نے کہا ڈاکٹر کرسٹن ٹیمے، اصولی تحقیقی عملے کے رکن اور IBM کوانٹم میں تھیوری آف کوانٹم الگورتھم گروپ کے مینیجر۔

[سرایت مواد]

دی ایرر ٹیرر

کوانٹم کمپیوٹرز کی اچیلز ہیل ان کی غلطیاں ہیں۔

کلاسک سلکان پر مبنی کمپیوٹر چپس کی طرح — جو آپ کے فون یا لیپ ٹاپ میں چل رہے ہیں — کوانٹم کمپیوٹر ڈیٹا کے پیکٹ کو بٹس نامی حساب کے بنیادی طریقہ کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔ جو چیز مختلف ہے وہ یہ ہے کہ کلاسیکی کمپیوٹرز میں بٹس 1 یا 0 کی نمائندگی کرتے ہیں۔ لیکن کوانٹم نریکس کی بدولت، کوانٹم مساوی بٹس، qubits، بہاؤ کی حالت میں موجود ہیں، جس میں کسی بھی پوزیشن میں اترنے کا امکان ہے۔

یہ عجیب و غریب پن، دیگر صفات کے ساتھ، کوانٹم کمپیوٹرز کے لیے بیک وقت متعدد پیچیدہ حساب کتاب کرنا ممکن بناتا ہے — بنیادی طور پر، سب کچھ، ہر جگہ، سب ایک ساتھ (آنکھیں جھپکنا)—انہیں نظریہ طور پر، آج کے سلکان چپس سے کہیں زیادہ کارآمد بنانا۔

خیال کو ثابت کرنا مشکل ہے۔

"یہ ظاہر کرنے کی دوڑ کہ یہ پروسیسرز اپنے کلاسیکی ہم منصبوں کو پیچھے چھوڑ سکتے ہیں ایک مشکل ہے،" نے کہا ڈاکٹرز سویڈن کی چلمرز یونیورسٹی آف ٹیکنالوجی میں گوران وینڈین اور جوناس بائلنڈر، جو اس مطالعے میں شامل نہیں تھے۔

اہم سفر اپ؟ غلطیاں

کیوبٹس نازک چیزیں ہیں، جیسا کہ وہ طریقے ہیں جن میں وہ ایک دوسرے کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ یہاں تک کہ ان کی حالت یا ماحول میں معمولی تبدیلیاں بھی حساب کتاب کو پٹڑی سے اتار سکتی ہیں۔ "کوانٹم کمپیوٹرز کی مکمل صلاحیت کو تیار کرنے کے لیے ایسے آلات کی ضرورت ہوتی ہے جو اپنی غلطیوں کو درست کر سکیں،" وینڈن اور بائلنڈر نے کہا۔

پریوں کی کہانی کا اختتام ایک غلطی برداشت کرنے والا کوانٹم کمپیوٹر ہے۔ یہاں، اس کے پاس ہزاروں اعلیٰ قسم کے کوئبٹس ہوں گے جو آج کل نقلی ماڈلز میں استعمال ہونے والے "پرفیکٹ" کی طرح ہوں گے، یہ سب خود کو درست کرنے والے نظام کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

یہ تصور کئی دہائیوں سے دور ہوسکتا ہے۔ لیکن اس دوران، سائنسدانوں نے ایک عبوری حل طے کر لیا ہے: غلطی کی تخفیف۔ خیال آسان ہے: اگر ہم شور کو ختم نہیں کر سکتے تو اسے قبول کیوں نہیں کرتے؟ یہاں، خیال یہ ہے کہ پوسٹ پروسیسنگ سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے کوانٹم ہچکیوں کی تلافی کرنے والے طریقے تلاش کرتے ہوئے غلطیوں کی پیمائش اور برداشت کرنا ہے۔

یہ ایک مشکل مسئلہ ہے۔ ایک پچھلا طریقہ، جسے "نواز انٹرمیڈیٹ اسکیل کوانٹم کمپیوٹیشن" کہا جاتا ہے، غلطیوں کا سراغ لگا سکتا ہے جب وہ تشکیل پاتے ہیں اور ان کو درست کر سکتے ہیں اس سے پہلے کہ وہ ہاتھ میں موجود کمپیوٹیشنل کام کو خراب کر دیں۔ لیکن یہ خیال صرف کوانٹم کمپیوٹرز کے لیے کام کرتا ہے جو چند کوبٹس چلاتے ہیں- ایک ایسا حل جو مفید مسائل کو حل کرنے کے لیے کام نہیں کرتا، کیونکہ ان کے لیے ہزاروں کیوبٹس کی ضرورت ہوگی۔

آئی بی ایم کوانٹم کا ایک اور خیال تھا۔ پیچھے اگلا، 2017 میں، انہوں نے ایک رہنما نظریہ شائع کیا: اگر ہم کوانٹم کمپیوٹنگ سسٹم میں شور کے ماخذ کو سمجھ سکتے ہیں، تو ہم اس کے اثرات کو ختم کر سکتے ہیں۔

مجموعی خیال قدرے غیر روایتی ہے۔ شور کو محدود کرنے کے بجائے، ٹیم جان بوجھ کر بہتر شور کوانٹم کمپیوٹر میں اسی طرح کی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے جو qubits کو کنٹرول کرتی ہے۔ یہ مختلف سطحوں کے شور کے ساتھ لگائے گئے متعدد تجربات کے نتائج کی پیمائش کرنا اور اس کے منفی اثرات کا مقابلہ کرنے کے طریقے تیار کرنا ممکن بناتا ہے۔

واپس صفر پر

اس مطالعہ میں، ٹیم نے ایک ماڈل تیار کیا کہ نظام میں شور کیسے برتاؤ کرتا ہے۔ اس "شور اٹلس" کے ساتھ، وہ ایک پیش قیاسی طریقے سے ناپسندیدہ سگنلز کو بہتر طریقے سے جوڑ سکتے ہیں، بڑھا سکتے ہیں اور ختم کر سکتے ہیں۔

زیرو نوائز ایکسٹراپولیشن (ZNE) نامی پوسٹ پروسیسنگ سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے، انہوں نے ناپے ہوئے "شور اٹلس" کو بغیر شور کے سسٹم میں نکالا — جیسے ریکارڈ شدہ ساؤنڈ ٹریک سے پس منظر کو ڈیجیٹل طور پر مٹانا۔

تصور کے ثبوت کے طور پر، ٹیم نے ایک کلاسک ریاضیاتی ماڈل کی طرف رجوع کیا جو فزکس، نیورو سائنس، اور سماجی حرکیات میں پیچیدہ نظاموں کو حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ 2D Ising ماڈل کہلاتا ہے، یہ اصل میں تقریباً ایک صدی قبل مقناطیسی مواد کا مطالعہ کرنے کے لیے تیار کیا گیا تھا۔

مقناطیسی اشیاء قدرے qubits کی طرح ہیں۔ ایک کمپاس کا تصور کریں۔ ان کے پاس شمال کی طرف اشارہ کرنے کا رجحان ہے، لیکن وہ کسی بھی پوزیشن پر اتر سکتے ہیں اس پر منحصر ہے کہ آپ کہاں ہیں — ان کی حتمی حالت کا تعین کرنا۔

آئسنگ ماڈل کمپاس کی ایک جالی کی نقل کرتا ہے، جس میں ہر ایک کا اسپن اپنے پڑوسی کو متاثر کرتا ہے۔ ہر اسپن کی دو حالتیں ہوتی ہیں: اوپر یا نیچے۔ اگرچہ اصل میں مقناطیسی خصوصیات کو بیان کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا تھا، لیکن آئسنگ ماڈل اب پیچیدہ نظاموں، جیسے حیاتیاتی عصبی نیٹ ورکس اور سماجی حرکیات کے رویے کی تقلید کے لیے وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ یہ تصویری تجزیہ میں شور کو صاف کرنے میں بھی مدد کرتا ہے اور کمپیوٹر وژن کو تقویت دیتا ہے۔

یہ ماڈل اپنے پیمانے کی وجہ سے کوانٹم کمپیوٹرز کو چیلنج کرنے کے لیے بہترین ہے۔ جیسے جیسے "کمپاسز" کی تعداد میں اضافہ ہوتا ہے، نظام کی پیچیدگی تیزی سے بڑھتی ہے اور تیزی سے آج کے سپر کمپیوٹرز کی صلاحیت کو بڑھا دیتی ہے۔ یہ کوانٹم اور کلاسیکی کمپیوٹرز کو مانو ایک مانو کرنے کے لیے ایک بہترین امتحان بناتا ہے۔

ایک ابتدائی ٹیسٹ سب سے پہلے سپر کمپیوٹرز کی صلاحیتوں کے اندر گھماؤ کے ایک چھوٹے سے گروپ پر مرکوز تھا۔ نتائج دونوں کے لیے نشان پر تھے، ایگل کوانٹم پروسیسر کی خرابی کو کم کرنے والے سافٹ ویئر کے ساتھ کارکردگی کا ایک معیار فراہم کرتے ہیں۔ یعنی، غلطیوں کے باوجود، کوانٹم پروسیسر نے جدید ترین سپر کمپیوٹرز سے ملتے جلتے درست نتائج فراہم کیے ہیں۔

اگلے ٹیسٹوں کے لیے، ٹیم نے حساب کی پیچیدگی کو بڑھایا، آخر کار ایگل کے تمام 127 کیوبٹس اور 60 سے زیادہ مختلف مراحل کو استعمال کیا۔ سب سے پہلے، سپر کمپیوٹر، چالوں کے ساتھ مسلح درست جوابات کا حساب لگانے کے لیے، کوانٹم کمپیوٹر کے ساتھ رکھا، حیرت انگیز طور پر ملتے جلتے نتائج نکالے۔

IBM کوانٹم میں مطالعہ کے مصنف ڈاکٹر اینڈریو ایڈینس نے کہا، "اتنے بڑے مسائل پر کوانٹم اور کلاسیکی حسابات کے درمیان معاہدے کی سطح ذاتی طور پر میرے لیے کافی حیران کن تھی۔"

جیسا کہ پیچیدگی میں اضافہ ہوا، تاہم، کلاسیکی اندازے کے طریقے کمزور ہونے لگے۔ بریکنگ پوائنٹ اس وقت ہوا جب ٹیم نے مسئلہ کو ماڈل کرنے کے لیے qubits کو 68 پر ڈائل کیا۔ وہاں سے، ایگل اپنے پورے 127 کیوبٹس تک پیمانہ کرنے میں کامیاب رہا، جس سے سپر کمپیوٹرز کی صلاحیت سے زیادہ جوابات پیدا ہوئے۔

یہ تصدیق کرنا ناممکن ہے کہ نتائج مکمل طور پر درست ہیں۔ تاہم، کیونکہ ایگل کی کارکردگی سپر کمپیوٹرز کے نتائج سے مماثل ہے - اس مقام تک کہ مؤخر الذکر مزید برقرار نہیں رہ سکتا تھا - پچھلے ٹرائلز بتاتے ہیں کہ نئے جوابات ممکنہ طور پر درست ہیں۔

اس کے بعد کیا ہے؟

مطالعہ اب بھی تصور کا ثبوت ہے۔

اگرچہ یہ ظاہر کرتا ہے کہ پوسٹ پروسیسنگ سافٹ ویئر، ZNE، 127-کوبٹ سسٹم میں غلطیوں کو کم کر سکتا ہے، لیکن یہ ابھی تک واضح نہیں ہے کہ آیا اس کا حل بڑھ سکتا ہے۔ IBM کی 1,121-qubit Condor چپ کے ساتھ جاری کرنے کے لئے مقرر اس سال — اور پائپ لائن میں 4,158 کوئبٹس کے ساتھ "یوٹیلیٹی اسکیل پروسیسرز" — غلطی کو کم کرنے کی حکمت عملی کو مزید جانچ کی ضرورت ہو سکتی ہے۔

مجموعی طور پر، طریقہ کی طاقت اس کے پیمانے میں ہے، اس کی رفتار میں نہیں۔ کوانٹم سپیڈ اپ کلاسیکی کمپیوٹرز کے مقابلے میں دو سے تین گنا زیادہ تیز تھی۔ حکمت عملی ان عجیب لیکن طاقتور مشینوں کو استعمال کرنا شروع کرنے کے لیے ایک عبوری حل کے طور پر ان حکمت عملیوں پر عمل کرتے ہوئے جو غلطیوں کو مکمل طور پر درست کرنے کے برعکس ان کو کم کرتی ہے، پر عمل کرتے ہوئے ایک قلیل مدتی عملی نقطہ نظر کا بھی استعمال کرتی ہے۔

یہ تکنیکیں "ایسے ایپلی کیشنز فراہم کرکے ڈیوائس ٹیکنالوجی، کنٹرول سسٹمز، اور سافٹ ویئر کی ترقی کو آگے بڑھائیں گی جو کوانٹم کمپیوٹنگ ریسرچ سے آگے مفید کوانٹم فائدہ پیش کر سکتی ہیں — اور صحیح معنوں میں غلطی برداشت کرنے والے کوانٹم کمپیوٹنگ کے لیے راہ ہموار کریں گی،" وینڈن اور بائلنڈر نے کہا۔ اگرچہ ابھی بھی اپنے ابتدائی دنوں میں، وہ "کوانٹم پروسیسرز کے لیے ایسے جسمانی نظاموں کی تقلید کے لیے مزید مواقع کا اعلان کرتے ہیں جو روایتی کمپیوٹرز کی پہنچ سے بہت دور ہیں۔"

تصویری کریڈٹ: IBM

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• ای وی ایم فنانس۔ وکندریقرت مالیات کے لیے متحد انٹرفیس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• کوانٹم میڈیا گروپ۔ آئی آر/پی آر ایمپلیفائیڈ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 ڈیٹا انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://singularityhub.com/2023/06/20/an-ibm-quantum-computer-beat-a-supercomputer-in-a-benchmark-test/