ક્વોન્ટમની કરામત: ક્વોન્ટમ કમ્પ્યૂટિંગ તો સુપરથી પણ ઉપર…

એક સામાન્ય કમ્પ્યુટર જો એક સાથે ૧૦ લાખ બિટ્સ પ્રોસેસ કરી શકે તો એક સુપર કમ્પ્યુટર કદાચ ૧૦૦ કરોડ જેટલા બિટ્સ એક સાથે પ્રોસેસ કરી શકે. જટિલ જોગમાયા એવું ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર આ જ ક્રમને દસ કે સો ગણો વધારી શકે છે

ક્લિક ક્લિક…. કોઈ વાર કંટાળી જાઓ છો ને? આ કમ્પ્યુટર હેંગ થાય ત્યારે… રેમ ની અછત હોઇ તો તો પૂરું. માણસ ચા-પાણી પી ને પાછો આવે ત્યારે કોપી કરેલી ફાઇલ મળે. અત્યાર ની પેઢી ને તો ખબર જ નથી કે કમ્પ્યુટર વાપરતી વખતે ધૈર્ય રાખવું કોને કહેવાય. એક આંગળી ના ટેરવાં જેવડી ચિપ માં લાખો ટ્રાન્સિસ્ટર સમાય જાય છે. આ કારણે જે ૨ખઇ ની ફાઇલ કોપી થતાં પહેલા અડધો કલાક થતો તે આજે બસ આંખ ના પલકારા માં થઈ જાય છે. પરંતુ જેમ જેમ કમ્પ્યુટર ની સ્પીડ વધી છે તેમ માહિતી નું કદ પણ વધ્યું છે.

પહેલા એક વિશાળ ઓરડા માં સમાતું કમ્પ્યુટર આજે ટેબલ પર કે પછી હથેળી માં સમય જાય છે. કમ્પ્યુટર ના નામ ની ઓળખાતું મશીન સુપર પાવર મેળવી ને સુપર કમ્પ્યુટર ને પછી એના કરતાં પણ આગળ ક્વાંટમ કમ્પ્યુટર બની ગયું છે. ભલે માહિતી નું કદ ગમે તેટલું વધે પણ ક્વાંટમ કમ્પ્યુટર તેને પહોંચી વળશે.

એક વ્યક્તિ પાસેનું મોડર્ન કમ્પ્યુટર એ સામાન્ય કમ્પ્યુટર નું ઉદાહરણ છે. હવે આ એક વ્યક્તિ ની જગ્યાએ ૧૦૦,૦૦૦ ની ક્ષમતા ધરાવતા ૨૦ સ્ટેડિયમ ભરાઈ એટલા કમ્પ્યુટર સાથે કામ કરે તો તેના પ્રોસેસિંગ પાવર ને સુપર કમ્પ્યુટર કહેવાય. જો આ ૨૦૦,૦૦,૦૦ કમ્પ્યુટર નો ગુણાકાર ફરી ૧૦૦,૦૦૦ સાથે કરીએ તેટલા કમ્પ્યુટર ભેગા મળી ને જેટલો કમ્પ્યૂટિંગ પાવર એકઠો કરી શકે તેટલું કામ ફક્ત એક ક્વાંટમ કમ્પ્યુટર કરી શકે છે!! પહેલા ના જમાનામાં કમ્પ્યુટર ઓરડા માં સમાય તેટલા મોટા હતા. આ પાછળ કારણ એ હતું કે ટેક્નોલોજી નાના મશીન બનાવવા સક્ષમ નહોતી. પરંતુ આજે વિશાળ ઓરડા માં સમાતા કમ્પ્યુટર બને છે કારણકે કમ્પ્યુટર ની ક્ષમતા લાખો ગણી વધી રહી છે!!

દુનિયા નું સૌથી શક્તિશાળી સુપર કમ્પ્યુટર જાપાન ધરાવે છે. આ સુપર કમ્પ્યુટર માં  ૧૫૮,૯૭૬ ઇલેક્ટ્રોનિક ચિપ્સ આવેલી છે. તેને ચલાવવા માટે ૨૮.૩ મેગાવોટ વીજળી ની જ‚ર પડે છે. દુનિયા નું બીજું સૌથી શક્તિશાળી સુપર કમ્પ્યુટર અમેરિકા પાસે છે. આઇબીએમ સમિત નામનું આ કમ્પ્યુટર રેફ્રિજરેટર જેટલા કદ ના અંકો થી બનેલ છે. તેમનું કુલ વજન ૩૪૦ ટન છે. આ સુપર કમ્પ્યુટર લગભગ ૯૨૫૦ સ્કવેર ફીટ ના વિશાળ ઓરડા માં ફેલાયેલું છે.

દિલ માંગે મોર….

આપની કલ્પના શક્તિ ની હદ ને પણ વટાવી દે એવા વિશાળ શક્તિશાળી કમ્પ્યુટર પણ હજી આપણાં માટે પૂરતા નથી. આપણે તો હજુ એવું જ છે કે દિલ માંગે મોર… તો આ વધુ માંગણી ને પૂરી કરવા જતાં વૈજ્ઞાનિકો એક એવા વિજ્ઞાન માં ગૂંથવાયા જે વિશ્વ ના શ્રેષ્ઠતમ માં ના એક વૈજ્ઞાનિક આલ્બર્ટ આઇન્સટાઇન એ સમજાવ્યું હતું. હા, એક સામાન્ય માણસ ને સમજવા માં પણ ખૂબ કઠણ પડે એવી ભૌતિક વિજ્ઞાન ની શાખા ક્વાંટમ મેકેનિક્સ.

એ જાણી ને નવાઈ થશે કે આ ક્વાંટમ કમ્પ્યુટર બનાવવા ની શ‚આત તો છેક ૧૯૯૮ થી થઈ ગઈ હતી. વિશ્વ ની સર્વોત્તમ સંસ્થા એવી એમઆઇટીમાં નીલ ગ્રેશેન્ફેલ્ડ તથા યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા ના માર્ક કુબીનેક એ સૌપ્રથમ ક્વાંટમ કમ્પ્યુટર બનાવ્યું હતું. એ ડેટા ને લોડ કરી ને કોયડા હલ કરી શકે એમ હતું. એ પછી તો આજ સુધી ક્વાંટમ કમ્પ્યૂટિંગ પર ખૂબ ઊંડાણ ભર્યા પ્રયોગો થાય છે.

માથું ભમાવી દે એવું આ ક્વાંટમ કમ્પ્યૂટિંગ છે શું?

જો કોઈ એક કામ આપણે એકલા ૧ કલાક માં કરી શકીએ તે કામ ૨ લોકો મળી ને અડધા સમય માં પૂરું કરી શકે. આ પાછળ નું કારણ એક જ છે કે કામ ને એક સાથે પહોંચી વળવા ૨ લોકો છે. આ જ ખ્યાલ આપણે કમ્પ્યુટર ની ભાષા માં સમજી શકીએ. કમ્પ્યુટર બાઇનરી ૦ અને ૧ ની શ્રેણી દ્વારા માહિતી સમજી શકે છે. આ કમ્પ્યુટર ની ભાષા છે જેના કક્કા માં બે જ અક્ષરો છે. કમ્પ્યુટર જેટલું જલ્દી આ શ્રેણી ને સમજી શકશે તેટલું જલ્દી તે કોઈ પણ પ્રોસેસ કરી શકશે. આ જ ઘટના કમ્પ્યુટર ની ઝડપ નક્કી કરે છે. એક સામાન્ય કમ્પ્યુટર જો એક સાથે ૧૦ લાખ બિટ્સ પ્રોસેસ કરી શકે તો એક સુપર કમ્પ્યુટર કદાચ ૧૦૦ કરોડ જેટલા બિટ્સ એક સાથે પ્રોસેસ કરી શકે. જટિલ જોગમાયા એવું ક્વાંટમ કમ્પ્યુટર આ જ ક્રમ ને દસ કે સો ગણો વધારી શકે છે.

જો વિજ્ઞાન ની ભાષા માં જોઈએ તો આ ૦ અને ૧ વીજળી ના ઓન અને ઓફ થવા ની ઘટના છે. જેનાથી માહિતી ની શ્રેણી બને છે. આ ઘટના ક્લાસિકલ ફિજિક્સ સમજાવી શકે. પરંતુ કોઈ તત્વ ના બંધારણ ને જો ઉર્જા ના એક પેકેટ તરીકે દર્શાવો તો પરમાણુ ના બંધારણીય સ્તરે તેનો સ્વભાવ જાણી શકાય છે. પરમાણુ ના બંધારણીય સ્તરે એક કણ ની જગ્યાએ એક ઉર્જા ના પેકેટ નું સ્વ‚પ ની વાત છે. આ પેકેટ ને આપણે ક્વાંટમ કહીયે છીએ. જો ક્વાંટમ શબ્દ ને ફક્ત સમજવા ના પ્રયોજન થી તોડવાનો પ્રયત્ન કરીએ તો ક્વાંટીટી ઇન એટમ એટલે ક્વાંટમ કહી શકાય. અહી ઉર્જા ના જથ્થા એટલે કે ક્વાંટીટી ની વાત છે. ક્વાંટમ કમ્પ્યુટર આ ખ્યાલ નો ઉપયોગ કરે છે.

ક્વાંટમ?… ક્વાંટમ કમ્પ્યૂટિંગ?… કેવી રીતે?????

તમારી સામે જો કોઈ ૨ વ્યક્તિ એક સાથે કોઈ સંગીત વગાડે તો બંને નો મિશ્ર અવાજ સંભળાય છે. જો આ એક સાથે સંભળાતી ધ્વનિ એકદમ નિયમિત હશે તો તમને તે અલગ અવાજ તરીકે નહીં પરંતુ એક જ અવાજ તરીકે કાન માં અથડાશે. પરંતુ ખરેખર તો એ ૨ અવાજ જ છે.

આ જ રીતે ડિજિટલ ૧ અને ડિજિટલ ૦ ની અવસ્થા અસંખ્ય અવસ્થાઓ ના મિશ્રણ થી બનેલી છે. તે એટલી નિયમિત છે કે આપણને ફક્ત ૧ અને ૦ તરીકે જ પ્રતીત થાય છે. ક્વાંટમ કમ્પ્યૂટિંગ આ અસંખ્ય અવસ્થાઓ ને ઓળખી શકે છે! જ્યારે તમે બાઇનરી વોલ્ટેજ ની માપણી કરશો તો કાં તો તમને ૧ એટલે કે વીજળી નો પ્રવાહ ચાલુ અથવા તો ૦ એટલે કે વીજળી નો પ્રવાહ બંધ એવું માપન મળશે. ક્વાંટમ કમ્પ્યૂટિંગ આ બે માપણી ની અંદર સૂક્ષ્મ સ્તરે થતાં લાખો ઉર્જા ના બદલાવ ને માપી શકે છે.

ગુજરાતી કક્કો ૪૭ અક્ષરો નો બનેલો છે. આ કારણે આપણી પાસે બોલી ને કે લખી ને અભિવ્યક્તિ માટે ૪૭ અક્ષરો છે. આ ૪૭ અક્ષરો ને આપણે બારખડી દ્વારા અલગ અલગ ધ્વનિ થી અભિવ્યક્ત કરી શકીએ છીએ. જો આપણી બારખડી જ વિશાળ બની જાય તો અભિવ્યક્તિ કેટલી ઝડપી બની શકે!

ક્વાંટમ કમ્પ્યૂટિંગ આ જ કમ્પ્યુટર ના કક્કા ના ૨ અક્ષરો ને અલગ અલગ રીતે અભિવ્યક્ત કરવાની છૂટ આપે છે. આંકડો ૧ અને શૂન્ય એ એક સાથે હજારો રીતે અભિવ્યક્ત થઈ શકે છે. આ કારણે ક્વાંટમ કમ્પ્યુટર ખૂબ જ ઝડપી કોઈ પણ કોયડા ને સમજી ને ઉકેલી શકે છે.

આઇબીએમ અને ગૂગલ જેવી પેઢીઓ આ ક્વાંટમ કમ્પ્યૂટિંગ ક્ષેત્રે કાર્યરત છે. વર્ષ ૨૦૧૯ માં ગૂગલ એ એવી ઘોષણા કરી કે તે ક્વાંટમ કમ્પ્યૂટિંગ માં વર્ચસ્વ પ્રાપ્ત કરી લીધું છે. ગૂગલે પોતાનું આગવું ક્વાંટમ કમ્પ્યુટર બનાવી ને લાખો યાર્દચ્છિક આંકડાઓ ગણાવ્યા હતા. ત્યાર બાદ આઇબીએમ પણ આ ક્ષેત્રે ખૂબ જ આગવું સ્થાન નોંધાવી રહ્યું છે. જો થોડી મહેનત કરી ને વિજ્ઞાન ની આ ક્વાંટમ ની કરામાત જાણવાનો પ્રયત્ન કરીએ તો જીવન કઈક જ્ઞાનમય અનુભવાશે.

તથ્ય કોર્નર

• સામાન્ય કમ્પ્યુટર ના ડિજિટ ક્વાંટમ કમ્પ્યુટર માં ક્યુબિટ કહેવાય છે.
• ૨૩ ઓક્ટોબર, ૨૦૧૯ ના દિવસે ગૂગલે ક્વાંટમ કમ્પ્યૂટિંગ માં વર્ચસ્વ પ્રાપ્ત કર્યા ની ઘોષણા કરી હતી.
• ક્વાંટમ કમ્પ્યૂટિંગ માં વપરાતી સર્કિટ ૨.૭ કેલ્વિન એટલે કે -૪૫૫ ફેરનહિટ તાપમાને કામ કરે છે.
• ક્વાંટમ કમ્પ્યૂટિંગ ની મદદ વેકસીન ની શોધ, પ્રકૃતિ ના રહસ્યો ની શોધ અને અતિ જટિલ રસાયણિક તથા ભૌતિક બંધારણ ખૂબ જ ઝડપી શોધી શકાય છે.