ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವಿನ್ಯಾಸ: ಭವಿಷ್ಯದ ಸೂಪರ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವುದು

• ಲೇಖಕ ಬಗ್ಗೆ:
• ಲೇಖಕ ಹೆಸರು

  ಕ್ವಾಂಟಮ್ರನ್ ದೂರದೃಷ್ಟಿ
• ಫೆಬ್ರವರಿ 3, 2023

ಒಳನೋಟ ಸಾರಾಂಶ

1970 ರ ದಶಕದಿಂದ, ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು ವೇಗವಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಹೊಂದಿದ್ದು, ಡಜನ್‌ಗಳಿಂದ ಶತಕೋಟಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಘಟಕಗಳಿಗೆ ಸ್ಕೇಲ್ ಆಗಿವೆ. ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ನೆರವಿನ ವಿನ್ಯಾಸದ (ಸಿಎಡಿ) ತಂತ್ರಾಂಶದ ಆವಿಷ್ಕಾರದಿಂದ ಈ ಪ್ರಗತಿಯು ಭಾಗಶಃ ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. CAD ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಎಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣವಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು ಅನುಕರಿಸಬಹುದು. ಈ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಈಗ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳಂತಹ ಅನಿಯಮಿತ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಪ್ರೊಸೆಸರ್‌ಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು ಅವರನ್ನು ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತಿವೆ.

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವಿನ್ಯಾಸ ಸಂದರ್ಭ

ಸಾಮೂಹಿಕ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ವಿಭಾಗಗಳು ಎದುರಿಸುತ್ತಿರುವ ಅತ್ಯಂತ ಸಂಕೀರ್ಣ ಸವಾಲುಗಳಲ್ಲಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಾಗಿದೆ. ಈ ಸೂಪರ್‌ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳು ಪ್ರಚಂಡ ಸಮಾನಾಂತರ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಮತ್ತು ಕ್ರಿಪ್ಟೋಗ್ರಫಿ, ದೊಡ್ಡ ಡೇಟಾ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್, ವಸ್ತು ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಔಷಧ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯಂತಹ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಸಾಮಾಜಿಕ ಮತ್ತು ಆರ್ಥಿಕ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುವಲ್ಲಿ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಘಾತೀಯವಾಗಿ ವೇಗಗೊಳಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. 

ಸೂಪರ್ ಕಂಡಕ್ಟಿಂಗ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಮತ್ತು ಡೇಟಾವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ವೇಗವಾಗಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೊಳಿಸಲು ಪ್ರೊಸೆಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜಿಸಬಹುದಾದ ಕ್ವಿಟ್‌ಗಳ (ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಬಿಟ್‌ಗಳು) ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಕ್ವಿಟ್ ಎನ್ನುವುದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಯಾಂತ್ರಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿನ ಮಾಹಿತಿಯ ಒಂದು ಘಟಕವಾಗಿದೆ. ಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ, ಬಿಟ್‌ಗಳು ಶೂನ್ಯ ಅಥವಾ ಒಂದರ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್‌ನ ಸ್ವಭಾವದಿಂದಾಗಿ ಕ್ವಿಟ್‌ಗಳು ಶೂನ್ಯ ಮತ್ತು ಒಂದರ ನಡುವೆ ಯಾವುದೇ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಬಹುದು. ಈ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಬಹುಮುಖ ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಮೇ 2021 ರಲ್ಲಿ, ಚೀನಾದ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ (USTC) ಸಂಶೋಧಕರು 62-ಕ್ವಿಟ್ ಪ್ರೊಗ್ರಾಮೆಬಲ್ ಸೂಪರ್ ಕಂಡಕ್ಟಿಂಗ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪ್ರೊಸೆಸರ್ ಅನ್ನು ಐದನೇ ಶತಮಾನದ ಚೀನೀ ಗಣಿತಜ್ಞ ಮತ್ತು ಖಗೋಳಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಝು ಚೋಂಗ್ಜಿ ಅವರ ಹೆಸರಿನಲ್ಲಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದರು. ಈ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಸಿಸ್ಟಂನಲ್ಲಿ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ಪ್ರೋಗ್ರಾಮೆಬಲ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವಾಕ್‌ಗಳನ್ನು (ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್‌ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ) ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. 

ಸಂಶೋಧಕರ ಪ್ರಕಾರ, Zu Chongzhi ನಗರ ಸಂಚಾರ ಹರಿವನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸಾರಿಗೆ ಯೋಜನೆಯನ್ನು ಸುಗಮಗೊಳಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ 2027 ರ ವೇಳೆಗೆ ಔಷಧೀಯ ಕಂಪನಿಗಳ ಕೆಲಸದ ಹರಿವಿನೊಳಗೆ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಾಧನಗಳು ಲಭ್ಯವಿರುವ ಎಲ್ಲಾ ಔಷಧಿ ಅಣುಗಳ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳಿಂದ ಅತ್ಯಂತ ಭರವಸೆಯ ಔಷಧ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಗುರುತಿಸಬಹುದು. 

ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುವ ಪರಿಣಾಮ

ಅದರ ಆಟದ-ಬದಲಾಯಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಿಂದಾಗಿ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವಿನ್ಯಾಸವು ದೇಶಗಳು ಮತ್ತು ಕಂಪನಿಗಳ ನಡುವಿನ ಸ್ಪರ್ಧೆಯ ಕೇಂದ್ರಬಿಂದುವಾಗಿದೆ. ಸೆಪ್ಟೆಂಬರ್ 2021 ರಲ್ಲಿ, USTC ಸಂಶೋಧಕರು ಪ್ಲಾಸೋನಿಯಮ್ ಎಂಬ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಶಾಲಿ ಕ್ವಿಟ್ ಮಾದರಿಯನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿದರು. ಈ ಆವಿಷ್ಕಾರವು ಮಹತ್ವದ್ದಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಸಂಕೀರ್ಣ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಚಿಪ್‌ಗಳಿಗೆ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್‌ಗಾಗಿ ಅನೇಕ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್‌ಗಳು ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ಸುಧಾರಣೆಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವುದು ಒಳನೋಟಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವಿನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿನ ಪ್ರಗತಿಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಸ್ವಾಯತ್ತ ವಾಹನಗಳು ಮತ್ತು ರೋಬೋಟ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿಯ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಇತರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು.

ನಂತರ, ನವೆಂಬರ್ 2022 ರಲ್ಲಿ, IBM ತಾನು ಈಗಲ್ ಎಂಬ 127-ಕ್ವಿಟ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪ್ರೊಸೆಸರ್ ಅನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದೆ ಎಂದು ಘೋಷಿಸಿತು. ಈ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು, IBM ಎಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳು ದೋಷಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಘಟಕಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಕ್ವಿಟ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸಿದರು. ಈ ಯಂತ್ರದೊಂದಿಗೆ, ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ನಡೆಸುವಾಗ ಮತ್ತು ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳನ್ನು ಚಲಾಯಿಸುವಾಗ ಸಂಶೋಧಕರು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಟ್ಟದ ಜಟಿಲತೆಯಲ್ಲಿ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ನಿಭಾಯಿಸಬಹುದು. ಅಂತಹ ಕಾರ್ಯಗಳ ಉದಾಹರಣೆಗಳೆಂದರೆ ಯಂತ್ರ ಕಲಿಕೆಯನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ಔಷಧ ಶೋಧನೆಯವರೆಗಿನ ವಲಯಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಕೆಗಾಗಿ ಹೊಸ ಅಣುಗಳು ಮತ್ತು ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಮಾಡೆಲಿಂಗ್ ಮಾಡುವುದು.

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವಿನ್ಯಾಸದ ಪರಿಣಾಮಗಳು

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವಿನ್ಯಾಸದ ವ್ಯಾಪಕ ಪರಿಣಾಮಗಳು ಒಳಗೊಂಡಿರಬಹುದು: 

• ಕ್ವಾಂಟಮ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಎನ್‌ಕ್ರಿಪ್ಶನ್ ಮತ್ತು ಸಂಕೀರ್ಣ ಸೈಬರ್‌ ಸುರಕ್ಷತಾ ಕ್ರಮಗಳನ್ನು ಅತಿಕ್ರಮಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ, ಮಾಹಿತಿಯು ಹಿಂದೆಂದಿಗಿಂತಲೂ ಹೆಚ್ಚು ದುರ್ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅದೇ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಸುರಕ್ಷಿತ ಸಂವಹನ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
• ಕೃತಕ ಬುದ್ಧಿಮತ್ತೆ (AI) ರೋಬೋಟ್‌ಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾದ ಮತ್ತು ಸಂಕೀರ್ಣವಾದ ತರಬೇತಿ ಡೇಟಾವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಲು ತಮ್ಮ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಮಹತ್ತರವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.
• ಅನೇಕ ಅಣುಗಳು, ಪ್ರೋಟೀನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕಗಳನ್ನು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ಚಿಕಿತ್ಸಕ ಅನ್ವೇಷಣೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸಲು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಹೊಸ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತಿದ್ದಾರೆ.
• ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳು ಅಸಮರ್ಥ ಮಾರ್ಗಗಳು ಮತ್ತು ವ್ಯರ್ಥವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಪೂರೈಕೆ ಸರಪಳಿಗಳು, ಫ್ಲೀಟ್ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗಳು, ವಾಯು ಸಂಚಾರ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ವಿತರಣೆಗಳನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ.
• ಸೂಪರ್‌ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳು ಒಂದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ದತ್ತಾಂಶ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಬಲ್ಲ ಕಾರಣ, ಹವಾಮಾನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ಹೆಚ್ಚು ತೀವ್ರವಾದ ಹವಾಮಾನ ಘಟನೆಗಳನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲು ಮತ್ತು ಸಮಯೋಚಿತ ಎಚ್ಚರಿಕೆಗಳನ್ನು ನೀಡಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ.

ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕಾದ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು

• ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳು ನಿಮ್ಮ ಕೆಲಸವನ್ನು ಕ್ರಾಂತಿಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ನೀವು ಹೇಗೆ ಊಹಿಸುತ್ತೀರಿ?
• ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮತ್ತು ಬುದ್ಧಿವಂತ ಸೂಪರ್‌ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳ ಇತರ ಪ್ರಯೋಜನಗಳು ಯಾವುವು?