تعاون کوانٹم ایکسلریشن کے لیے اتپریرک فراہم کرتا ہے۔

2022 کے نوبل انعام برائے طبیعیات نے ایلین اسپیکٹ، جان کلوزر اور اینٹون زیلنگر کے ابتدائی تجربات کو تسلیم کیا جنہوں نے پہلی بار معلومات کی پروسیسنگ کے لیے کوانٹم سسٹمز کی صلاحیت کا مظاہرہ کیا۔ کئی دہائیوں کے بعد، صنعت اور اکیڈمیا دونوں میں سائنس دان اور انجینئرز ان کامیابیوں پر کام کرنے والے کوانٹم کمپیوٹرز بنانے کے لیے تعمیر کر رہے ہیں جو ایپلی کیشنز کی ایک رینج میں پیچیدہ مسائل سے نمٹنے کے لیے ان کی صلاحیت کی شاندار جھلک پیش کرتے ہیں۔

اگرچہ آج تک کی پیشرفت متاثر کن رہی ہے، کوانٹم کمپیوٹر بنانے کے لیے بہت زیادہ کام کی ضرورت ہے جو اپنے کلاسیکی ہم منصبوں کو پیچھے چھوڑ سکتے ہیں۔ آج کے چھوٹے پیمانے کے کوانٹم پروسیسرز اب qubits کی تعداد کو 100-1000 رینج کی طرف دھکیل رہے ہیں، لیکن وہ شور اور غلطیوں سے متاثر ہوتے ہیں جو ان کی کمپیوٹیشنل صلاحیتوں کو محدود کرتے ہیں۔ وسیع پیمانے پر کوانٹم فائدہ حاصل کرنے کے لیے ٹیکنالوجی کو بڑھانا بہت سے مختلف شعبوں میں سائنسی ذہانت اور انجینئرنگ کے علم کے ساتھ ساتھ تعلیمی اور تجارتی شعبوں کے درمیان قریبی تعاون کو لے گا۔

برطانیہ میں کہ تعاون کے ذریعے کارفرما ہے۔ نیشنل کوانٹم ٹیکنالوجیز پروگرام (NQTP)، ایک £1bn کا اقدام جس نے 2014 سے کوانٹم سینسنگ، امیجنگ، کمیونیکیشنز اور کمپیوٹنگ میں ٹیکنالوجی کے مرکزوں کی حمایت کی ہے۔ ایڈنبرا یونیورسٹی میں کوانٹم کمپیوٹنگ کے پروفیسر اور پیرس کی سوربون یونیورسٹی میں سی این آر ایس کے ڈائریکٹر ریسرچ الہام کاشفی کہتے ہیں، "ہمارے پاس ایک بھرپور ماحولیاتی نظام ہے جو مفید ایپلی کیشنز فراہم کرنے کے لیے کوانٹم کمپیوٹرز کی پیمائش کو آگے بڑھانے کے لیے مل کر کام کر رہا ہے۔"

کاشفی کو حال ہی میں برطانیہ کا چیف سائنٹسٹ مقرر کیا گیا ہے۔ نیشنل کوانٹم کمپیوٹنگ سینٹر (NQCC)، NQTP کے فلیگ شپ پروگرام کے طور پر 2020 میں شروع کی گئی ایک قومی سہولت۔ NQCC کا مقصد برطانیہ میں کوانٹم کمپیوٹنگ کی ترسیل کو تیز کرنا ہے تاکہ تحقیقی گروپوں اور تجارتی شعبے کے ساتھ شراکت داری کی جائے تاکہ اسکیلنگ کے چیلنجوں سے نمٹا جا سکے۔

کاشفی کہتے ہیں، "NQCC کے ساتھ میرے کردار کا ایک حصہ ایپلیکیشن ڈویلپرز اور اختتامی صارفین کو اکٹھا کرنا ہو گا تاکہ مفید آلات کی ترقی کو آگے بڑھایا جا سکے۔" "اب ہم اس مرحلے پر ہیں جہاں الگورتھم کی ضروریات ہارڈ ویئر کے ڈیزائن کو متاثر کر سکتی ہیں، جس سے ہمیں مطلوبہ استعمال کے کیس اور ابھرتی ہوئی مشین کے درمیان فرق کو ختم کرنے کی اجازت مل سکتی ہے۔"

کمپیوٹر سائنس میں پس منظر کے ساتھ، کاشفی طویل عرصے سے اس کردار کے وکیل رہے ہیں جو سافٹ ویئر اور الگورتھم کوانٹم حل تیار کرنے میں ادا کر سکتے ہیں۔ اس نے سافٹ ویئر ریسرچ پروگرام کے اندر تعاون کیا۔ کوانٹم کمپیوٹنگ اینڈ سمولیشن (QCS) حب، NQTP کی طرف سے حمایت یافتہ UK یونیورسٹیوں کا ایک کنسورشیم جو کوانٹم کمپیوٹنگ کے لیے اہم سائنسی چیلنجز پر توجہ مرکوز کرتا ہے۔ یہ مرکز متعدد اسٹارٹ اپ کمپنیوں کے لیے لانچ پیڈ رہا ہے جو مختلف ہارڈویئر اور سافٹ ویئر سلوشنز کو چیمپیئن کرنے والی ہے، اور اب NQCC کے ساتھ کام کرتا ہے تاکہ تحقیق کی طاقت کو جدید ٹیکنالوجیز میں ترجمہ کرکے UK کوانٹم کمپیوٹنگ ایکو سسٹم کو بڑھا سکے۔

اپنے نئے کردار کے حصے کے طور پر، کاشفی ایڈنبرا یونیورسٹی میں کوانٹم سافٹ ویئر لیب قائم کرنے کے لیے NQCC کے ساتھ کام کرے گی، یہ ایک بنیادی اقدام ہے جو NQCC کے پروگرام کے قومی نقش کو مزید بڑھا دے گا۔ "اسکالیبلٹی چیلنج جس کا ہم اب جسمانی کوبٹس کے ساتھ سامنا کر رہے ہیں وہ ایک مسئلہ ہے جسے حل کرنے میں کمپیوٹر سائنس اور ایپلی کیشنز سافٹ ویئر مدد کر سکتے ہیں،" وہ کہتی ہیں۔ "ہم ایپلیکیشن کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے سافٹ ویئر اور کنٹرول سسٹمز کو مشترکہ طور پر تیار کرکے کیوبٹس کی ضروریات کو بہتر بنا سکتے ہیں۔"

اس طرح کی باہمی ترقی ایک کثیر الشعبہ نقطہ نظر کا مطالبہ کرتی ہے جو کوانٹم ہارڈویئر اور انفارمیشن پروسیسنگ کے علم کو ریاضی دانوں اور کمپیوٹر سائنس دانوں کی مہارت کے ساتھ جوڑتا ہے جو پیچیدہ کمپیوٹیشنل مسائل سے نمٹنے کا طریقہ سمجھتے ہیں۔

کاشفی کا کہنا ہے کہ "کلاسیکل کمپیوٹر سائنس میں ہمارے پاس موجود علم کی دولت سے جڑنا ہمیں سسٹم کے فن تعمیر اور کنٹرول سسٹمز کے ساتھ ساتھ غلطیوں کی تخفیف اور اصلاح کے پروٹوکولز کو بہتر بنانے کے قابل بنائے گا، تاکہ ہارڈویئر پلیٹ فارمز سے بہترین نتیجہ حاصل کیا جا سکے۔" "مثال کے طور پر، اعلی کارکردگی والے کمپیوٹنگ میں کام کرنے والے لوگوں نے یہ معلوم کرنے میں کافی وقت صرف کیا ہے کہ آپٹمائزیشن کے مسائل کو کیسے حل کیا جائے، اور ان کے ان پٹ کوانٹم حل کی ترقی کو تیز کرنے میں مدد ملے گی جو کمپیوٹیشنل فائدہ فراہم کرتے ہیں۔"

ایک امید افزا راستہ ہائبرڈ طریقوں کی ترقی ہے جو ابھرتے ہوئے کوانٹم ڈیوائسز کو کلاسیکی کمپیوٹنگ انفراسٹرکچر کے ساتھ جوڑتا ہے۔ مثال کے طور پر، NQCC اس میں شراکت دار ہے۔ QuPharma تعاون£6.8m کا ایک پروجیکٹ جس کا مقصد منشیات کی دریافت کے لیے مالیکیولر سمولیشن چلانے کے لیے درکار وقت کو یکسر کم کرنا ہے۔

ہارڈویئر ڈویلپر کی قیادت میں SEEQC UK اور جرمن فارماسیوٹیکل کمپنی Merck KgaA کو شامل کرتے ہوئے، اس پروجیکٹ کا مقصد SEEQC کے کوانٹم پروسیسر کو کلاسیکل سپر کمپیوٹر کے ساتھ ملانا ہے تاکہ ڈرگ ڈیزائن کے لیے ایک زیادہ طاقتور پلیٹ فارم بنایا جا سکے۔ کاشفی بتاتے ہیں، "ہمیں صنعت کے درد کے نکات کو سمجھنے کی ضرورت ہے تاکہ ہم انہیں تحقیقی مسائل میں ترجمہ کر سکیں جنہیں کوانٹم کمپیوٹنگ حل کرنے کے قابل ہو سکتی ہے۔"

اس طرح کے باہمی تعاون کے منصوبے برطانیہ کے تعلیمی شعبے کے اندر موجود سائنسی مہارت کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں، جس نے کوانٹم تھیوری، سافٹ ویئر اور الگورتھم میں عالمی معیار کی تحقیق کے ساتھ ساتھ تمام معروف کوبٹ آرکیٹیکچرز کی تحقیقات کے تجرباتی کام کو فروغ دیا ہے۔

کاشفی کہتے ہیں، "کسی ایسے شخص کے طور پر جو ایپلی کیشنز اور تصدیق پر توجہ مرکوز کرتا ہے، میں سپر کنڈکٹنگ سرکٹس اور پھنسے ہوئے آئنوں سے لے کر فوٹوونکس اور سلکان پر مبنی آلات تک کوبٹ پلیٹ فارمز تک رسائی حاصل کر کے بہت خوش ہوں۔" "جب ہم کوڈ لکھتے ہیں تو ہمیں ہر کوبٹ پلیٹ فارم کی صلاحیتوں اور حدود سے آگاہ ہونے کی ضرورت ہوتی ہے، کیونکہ کچھ ایپلی کیشنز کسی خاص ہارڈویئر حل کے ذریعہ پیش کردہ شور ماڈل یا کنیکٹوٹی کے لیے زیادہ موزوں ہو سکتی ہیں۔"

ابھرتی ہوئی کوانٹم انڈسٹری بھی برطانیہ کے اندر سائنس کی بنیاد کی طاقت سے فائدہ اٹھاتی ہے، بہت سے کوانٹم اسٹارٹ اپس ٹیکنالوجی کو آگے بڑھانے اور اپنے ترقیاتی پروگراموں کو تیز کرنے کے لیے اپنے سابقہ ​​تحقیقی گروپوں کے ساتھ قریبی روابط برقرار رکھتے ہیں۔

QCS حب کے پرنسپل تفتیش کار اور آکسفورڈ یونیورسٹی میں ٹریپ آئن کوانٹم کمپیوٹنگ گروپ کے شریک رہنما ڈیوڈ لوکاس کہتے ہیں، "تعلیمی شعبہ ایک آئیڈیاز فیکٹری کے طور پر کام کرتا ہے۔" "ٹیکنالوجی کو بڑھانا ایک انجینئرنگ چیلنج ہے جو کسی ایک یونیورسٹی کے ریسرچ ڈیپارٹمنٹ کی صلاحیتوں سے باہر ہے۔" درحقیقت، NQCC کے لیے ایک کلیدی کردار بنیادی ڈھانچہ فراہم کرنا اور تعاون کو آسان بنانا ہے جس کی ان انجینئرنگ چیلنجوں سے نمٹنے کے لیے ضرورت ہوگی۔

صنعت اور اکیڈمی کے درمیان یہ ہم آہنگی میکسویل پلیٹ فارم کی ترقی میں خاص طور پر موثر رہی ہے، ایک تجارتی غیر جانبدار ایٹم کوانٹم کمپیوٹنگ سسٹم جس کا مظاہرہ ایم اسکوائرڈ، فوٹوونکس اور کوانٹم ٹیکنالوجیز کا ایک ڈویلپر، UK میں نیشنل کوانٹم ٹیکنالوجیز شوکیس نومبر 2022 میں۔ سسٹم کا موجودہ ورژن 100 کیوبٹس کو سپورٹ کر سکتا ہے، اور M Squared کے سی ای او گریم میلکم کا کہنا ہے کہ ٹیکنالوجی کو 400 کیوبٹس تک اور اس سے آگے بڑھانے کا ایک واضح راستہ ہے۔

میلکم کا کہنا ہے کہ "میکس ویل کو بنانے کے لیے ہم نے اسٹریٹکلائیڈ یونیورسٹی کے ساتھ ایک اسٹریٹجک شراکت داری قائم کی، جس نے ہماری کمپنی کو عالمی معیار کی پیش رفت طبیعیات تک رسائی فراہم کی،" میلکم کہتے ہیں۔ "ہماری دہلیز پر یونیورسٹی کا اتنا مضبوط شعبہ ہونا بہت اچھا رہا ہے جس میں ہم ماہرانہ مہارت حاصل کر سکتے ہیں، جب کہ ہم قابل بھروسہ پروڈکٹ تیار کرنے کے لیے درکار انجینئرنگ کی صلاحیت کو لانے میں کامیاب رہے ہیں۔"

میکسویل ایک غیر جانبدار ایٹم کوئبٹ فن تعمیر پر مبنی ہے جسے جوناتھن پرچرڈ اور اس کی تحقیقی ٹیم نے Strathclyde میں مکمل کیا ہے۔ تجرباتی پلیٹ فارم، جو الٹرا کولڈ ایٹموں میں توانائی کی منتقلی میں ہیرا پھیری کرنے کے لیے M Squared کی بنیادی لیزر ٹیکنالوجی پر انحصار کرتا ہے، EPSRC خوشحالی پارٹنرشپ کے ذریعے تیار کیا گیا تھا۔ مربع.

"ہم نے ایم اسکوائرڈ میں فوٹوونکس انجینئرز کے ساتھ مل کر کام کیا تاکہ لیزرز کی کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکے، اور بعض صورتوں میں نئے آلات کو ڈیزائن کرنے کے لیے جو ہمیں درکار مخصوص جوہری عمل کے مطابق بنایا گیا ہے،" پرچرڈ کہتے ہیں۔ دریں اثنا، تجارتی نظام کی ترقی کی طرف سے فعال کیا گیا تھا ڈسکوری پروگرام، M Squared کے تعاون سے اور Innovate UK کے Quantum Technologies Challenge پروگرام کے تعاون سے کمرشل کوانٹم کمپیوٹنگ میں ٹیکنالوجی کی رکاوٹوں کو دور کرنے کے لیے £10 ملین کا ایک پروجیکٹ۔

تعاون کے لیے اگلے اقدامات میں سے ایک، اینڈریو ڈیلی کے ساتھ مل کر کام کرنا ہوگا، جو اسٹریٹکلائیڈ یونیورسٹی میں کوانٹم سمولیشن اور کمپیوٹنگ کے ماہر ہیں، کوانٹم الگورتھم تیار کرنے کے لیے جو پلیٹ فارم کی صلاحیت کو ظاہر کرتے ہیں۔ 2021 میں امریکہ میں ہارورڈ یونیورسٹی کی سربراہی میں ایک تحقیقی ٹیم نے ظاہر کیا کہ 256 کیوبٹس پر مشتمل ایک نیوٹرل ایٹم سسٹم کو کئی باڈی سسٹمز کے کوانٹم رویے کی تقلید اور مشاہدہ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، اور اس سال کے شروع میں ٹیم نے 289 کیوبٹس کا استعمال کیا۔ ورژن کو کوانٹم فائدہ کے راستے کا مظاہرہ کریں۔ اینالاگ کوانٹم الگورتھم کی ایک مخصوص کلاس کے لیے۔

میلکم کا کہنا ہے کہ "ہم نے جو نظام Strathclyde یونیورسٹی کے ساتھ تیار کیا ہے وہ دنیا کے بہترین نیوٹرل ایٹم کوانٹم کمپیوٹرز کے ساتھ مسابقتی ہے۔" "اب ہم ان میں سے کچھ الگورتھم کو ہارڈ ویئر پر ڈالنا چاہتے ہیں جس کا ہم نے مظاہرہ کیا ہے اور یہ دیکھنے کے لیے شراکت داری قائم کرنا چاہتے ہیں کہ یہ حقیقی دنیا کے چیلنجوں کے لیے کہاں قدر پیش کر سکتا ہے۔"

اس کے لیے مضبوط بینچ مارکنگ اور سرٹیفیکیشن پروٹوکول لگانے کی ضرورت کاشفی اور NQCC کے لیے ایک اور اہم ترجیح ہے۔ اپنے تحقیقی پروگرام کے اندر کاشفی نے تصدیق اور جانچ کے لیے ٹولز تیار کرنے پر توجہ مرکوز کی ہے، جن کے بارے میں ان کا خیال ہے کہ سب سے زیادہ امید افزا ٹیکنالوجیز کی ترقی کو تیزی سے ٹریک کرنے میں مدد ملے گی۔

"جب مختلف ڈیوائسز سامنے آتی ہیں تو ہمیں یہ جاننے کی ضرورت ہوتی ہے کہ ان کا اندازہ کیسے لگایا جائے اور ان کی کارکردگی کا دوسرے پلیٹ فارمز سے موازنہ کیسے کیا جائے،" وہ کہتی ہیں۔ "ایک قابل اعتماد جانچ کا فریم ورک اہم تاثرات فراہم کرتا ہے جو ہمیں ایک نئی حکومت میں زیادہ تیزی سے منتقلی کی اجازت دے گا۔"

2021 میں NQCC نے کمیشن بنایا ریورلینکوانٹم الگورتھم اور سافٹ ویئر کا ماہر، مختلف قسم کے کوانٹم پروسیسرز میں کارکردگی کا موازنہ کرنے کے لیے ایک بینچ مارکنگ سوٹ تیار کرنے کے لیے۔ نیشنل فزیکل لیبارٹری کی قیادت میں ایک کنسورشیم کوانٹم کمپیوٹنگ کے لیے کلیدی میٹرکس کی بھی چھان بین کر رہا ہے، جس کا مقصد بین الاقوامی ٹیکنالوجی کی ترقی کے لیے کھلے معیارات کو فروغ دینا ہے۔ کاشفی کہتے ہیں، "NQCC کسی خاص ہارڈویئر حل کو آگے بڑھانے کی کوشش نہیں کر رہا ہے، لیکن مختلف پلیٹ فارمز کو بینچ مارک کرنے کے قابل ہونا ہمارے اپنے ترقیاتی پروگرام کے ساتھ ساتھ وسیع تر ماحولیاتی نظام کو متحرک کرنے کے لیے واقعی مفید ثابت ہوگا۔"

اس طرح کے بینچ مارکنگ سے یہ سمجھنا بھی ممکن ہو جائے گا کہ کوانٹم سلوشنز کلاسیکی کمپیوٹنگ فن تعمیرات پر حقیقی فائدہ کہاں پیش کرتے ہیں۔ "کوانٹم کمپیوٹنگ ایک حیرت انگیز اور انقلابی ٹیکنالوجی ہے، لیکن بالآخر یہ صرف ایک اور کمپیوٹیشنل ٹول ہے" کاشفی جاری رکھتے ہیں۔ "مناسب بینچ مارکنگ ہمیں یہ سمجھنے کے قابل بنائے گی کہ کلاسیکی کمپیوٹر کے لیے کون سے کام بہترین ہیں، اور کن کو کوانٹم حل کے ذریعے بڑھایا جا سکتا ہے۔"

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو بلاک چین۔ Web3 Metaverse Intelligence. علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/collaboration-provides-catalyst-for-quantum-acceleration/