بٹس کے بجائے کیوبٹس: کوانٹم کمپیوٹرز ہمارے لیے کس قسم کا مستقبل رکھتے ہیں؟

ہمارے وقت کے اہم سائنسی چیلنجوں میں سے ایک پہلا کارآمد کوانٹم کمپیوٹر بنانے کی دوڑ بن گیا ہے۔ اس میں ہزاروں طبیعیات دان اور انجینئر حصہ لیتے ہیں۔ آئی بی ایم، گوگل، علی بابا، مائیکروسافٹ اور انٹیل اپنے تصورات تیار کر رہے ہیں۔ ایک طاقتور کمپیوٹنگ ڈیوائس ہماری دنیا کو کیسے بدل دے گی، اور یہ اتنا اہم کیوں ہے؟

ایک لمحے کے لیے تصور کریں: ایک مکمل کوانٹم کمپیوٹر بنایا گیا ہے۔ یہ ہماری زندگی کا ایک مانوس اور فطری عنصر بن گیا ہے۔ کلاسیکی حسابات کے بارے میں اب صرف اسکول میں، تاریخ کے اسباق میں بات کی جاتی ہے۔ کہیں ٹھنڈے تہہ خانوں میں، طاقتور مشینیں مصنوعی ذہین روبوٹس کو طاقت دینے کے لیے کوئبٹس پر کام کرتی ہیں۔ وہ تمام خطرناک اور محض نیرس کام انجام دیتے ہیں۔ پارک میں چہل قدمی کرتے ہوئے آپ چاروں طرف نظر ڈالتے ہیں اور ہر طرح کے روبوٹ دیکھتے ہیں۔ انسان نما مخلوق کتوں کو چلتی ہے، آئس کریم بیچتی ہے، بجلی کی تاریں ٹھیک کرتی ہے، اور علاقے میں جھاڑو دیتی ہے۔ کچھ ماڈل پالتو جانوروں کی جگہ لے لیتے ہیں۔

ہمیں کائنات کے تمام رازوں سے پردہ اٹھانے اور اپنے اندر جھانکنے کا موقع ملا۔ طب ایک نئی سطح پر پہنچ گئی ہے - ہر ہفتے جدید ادویات تیار کی جا رہی ہیں۔ ہم پیشن گوئی اور تعین کر سکتے ہیں کہ گیس اور تیل جیسے نایاب وسائل کہاں واقع ہیں۔ گلوبل وارمنگ کا مسئلہ حل ہو گیا ہے، توانائی کی بچت کے طریقوں کو بہتر بنایا گیا ہے، اور شہروں میں مزید ٹریفک جام نہیں ہیں۔ کوانٹم کمپیوٹر نہ صرف تمام روبوٹک کاروں کو کنٹرول کرتا ہے، بلکہ آزادانہ نقل و حرکت کو بھی یقینی بناتا ہے: یہ سڑکوں پر صورت حال پر نظر رکھتا ہے، راستوں کو ایڈجسٹ کرتا ہے اور اگر ضروری ہو تو ڈرائیوروں سے کنٹرول سنبھال لیتا ہے۔ یہ کوانٹم عمر کی طرح نظر آسکتی ہے۔

کوانٹم گولڈ رش

درخواست کے امکانات حیرت انگیز ہیں، یہی وجہ ہے کہ کوانٹم ترقیات میں سرمایہ کاری ہر سال بڑھ رہی ہے۔ عالمی کوانٹم کمپیوٹنگ مارکیٹ کی مالیت 81,6 میں $2018 ملین تھی۔ Market.us کے ماہرین کا اندازہ ہے کہ 2026 تک یہ $381,6 ملین تک پہنچ جائے گا۔ یعنی 21,26 سے 2019 تک اس میں اوسطاً 2026 فیصد سالانہ اضافہ ہوگا۔

اس نمو کو سیکورٹی ایپلی کیشنز میں کوانٹم کرپٹوگرافی کے بڑھتے ہوئے استعمال اور کوانٹم کمپیوٹنگ مارکیٹ کے اسٹیک ہولڈرز کی سرمایہ کاری سے تقویت ملی ہے۔ سائنسی جریدے نیچر کے ایک تجزیے کے مطابق، اس سال کے آغاز تک، نجی سرمایہ کاروں نے دنیا بھر میں کم از کم 52 کوانٹم ٹیکنالوجی کمپنیوں کو فنڈز فراہم کیے تھے۔ آئی بی ایم، گوگل، علی بابا، مائیکروسافٹ، انٹیل، اور ڈی ویو سسٹم جیسے بڑے کھلاڑی عملی طور پر قابل اطلاق کوانٹم کمپیوٹر بنانے کے لیے جدوجہد کر رہے ہیں۔

ہاں، جب تک کہ ہر سال اس علاقے میں آنے والی رقم ایک چھوٹے سے اخراجات کی نمائندگی کرتی ہے (2018 میں AI سرمایہ کاری میں $9,3 بلین کے مقابلے)۔ لیکن یہ تعداد ایک نادان صنعت کے لیے اہم ہیں جو ابھی تک کارکردگی کے اشارے پر فخر نہیں کرتی ہے۔

کوانٹم مسائل کو حل کرنا

آپ کو یہ سمجھنے کی ضرورت ہے کہ آج ٹیکنالوجی ابھی ابتدائی دور میں ہے۔ کوانٹم مشینوں اور واحد تجرباتی نظاموں کے صرف پروٹو ٹائپ بنانا ممکن تھا۔ وہ کم پیچیدگی کے فکسڈ الگورتھم کو انجام دینے کے قابل ہیں۔ پہلا 2 کیوبٹ کمپیوٹر 1998 میں بنایا گیا تھا، اور آلات کو مناسب سطح پر لانے میں انسانیت کو 21 سال لگے، نام نہاد "کوانٹم بالادستی"۔ یہ اصطلاح Caltech کے پروفیسر جان پریسکل نے وضع کی تھی۔ اور اس کا مطلب یہ ہے کہ کوانٹم ڈیوائسز کی صلاحیت سب سے زیادہ طاقتور کلاسیکی کمپیوٹرز سے زیادہ تیزی سے مسائل کو حل کر سکتی ہے۔

اس شعبے میں ایک پیش رفت کیلیفورنیا کی کمپنی گوگل نے کی ہے۔ ستمبر 2019 میں، کارپوریشن نے اعلان کیا کہ اس کے 53 کیوبٹ سائیکمور ڈیوائس نے 200 سیکنڈ میں ایک حساب مکمل کیا جسے مکمل ہونے میں ایک جدید ترین سپر کمپیوٹر کو 10 سال لگیں گے۔ اس بیان پر کافی تنازعہ کھڑا ہوا۔ IBM واضح طور پر اس طرح کے حساب سے متفق نہیں ہے۔ اپنے بلاگ میں، کمپنی نے لکھا ہے کہ اس کا سمٹ سپر کمپیوٹر 000 دنوں میں اس کام سے نمٹ لے گا۔ اور جس کی ضرورت ہے وہ ڈسک ذخیرہ کرنے کی صلاحیت کو بڑھانا ہے۔ اگرچہ حقیقت میں یہ فرق اتنا بڑا نہیں تھا، لیکن گوگل واقعی "کوانٹم بالادستی" حاصل کرنے والا پہلا تھا۔ اور یہ کمپیوٹر ریسرچ میں ایک اہم سنگ میل ہے۔ لیکن مزید کچھ نہیں۔ سائکیمور کا کارنامہ خالصتاً مظاہرے کے مقاصد کے لیے ہے۔ اس کا کوئی عملی اطلاق نہیں ہے اور یہ حقیقی مسائل کو حل کرنے کے لیے بیکار ہے۔

بنیادی مسئلہ ہارڈ ویئر کا ہے۔ جبکہ روایتی کمپیوٹیشنل بٹس کی قدر 0 یا 1 ہوتی ہے، عجیب کوانٹم دنیا میں، qubits ایک ہی وقت میں دونوں حالتوں میں ہو سکتے ہیں۔ اس پراپرٹی کو سپر پوزیشن کہا جاتا ہے۔ کیوبٹس گھومنے والی چوٹیوں کی طرح ہیں: وہ گھڑی کی سمت اور گھڑی کی مخالف سمت میں گھومتے ہیں، اوپر اور نیچے حرکت کرتے ہیں۔ اگر آپ کو یہ مبہم لگتا ہے، تو آپ بہت اچھی کمپنی میں ہیں۔ رچرڈ فائن مین نے ایک بار کہا تھا، "اگر آپ کو لگتا ہے کہ آپ کوانٹم میکانکس سمجھتے ہیں، تو آپ اسے نہیں سمجھتے۔" کوانٹم میکینکس کے لیے نوبل انعام جیتنے والے شخص کے بہادر الفاظ۔

لہذا، qubits انتہائی غیر مستحکم ہیں اور بیرونی اثرات کے تابع ہیں. لیبارٹری کی کھڑکیوں کے نیچے سے گزرنے والی کار، کولنگ سسٹم کا اندرونی شور، ایک اڑتا ہوا کائناتی ذرہ - کوئی بھی بے ترتیب مداخلت، کوئی بھی تعامل ان کی ہم آہنگی میں خلل ڈالتا ہے اور وہ ٹوٹ جاتے ہیں۔ یہ کمپیوٹنگ کے لیے نقصان دہ ہے۔

کوانٹم کمپیوٹنگ کی ترقی کے لیے اہم سوال یہ ہے کہ بہت سے دریافت کیے گئے ہارڈ ویئر کا کون سا حل کوئبٹس کے استحکام کو یقینی بنائے گا۔ جو بھی ہم آہنگی کے مسئلے کو حل کرتا ہے اور کوانٹم کمپیوٹرز کو GPUs جیسا عام بناتا ہے وہ نوبل انعام جیت کر دنیا کا امیر ترین شخص بن جائے گا۔

کمرشلائزیشن کا راستہ

2011 میں، کینیڈا کی کمپنی D-Wave Systems Inc. کوانٹم کمپیوٹر فروخت کرنے والا پہلا شخص تھا، حالانکہ ان کی افادیت کچھ ریاضیاتی مسائل تک محدود ہے۔ اور آنے والے مہینوں میں، لاکھوں ڈویلپرز کلاؤڈ کے ذریعے کوانٹم پروسیسرز کا استعمال شروع کر سکیں گے - IBM اپنے 53-کوبٹ ڈیوائس تک رسائی فراہم کرنے کا وعدہ کرتا ہے۔ کیو نیٹ ورک کے نام سے ایک پروگرام کے تحت اب تک 20 کمپنیاں یہ اعزاز حاصل کر چکی ہیں۔ ان میں سازوسامان بنانے والی کمپنی سام سنگ الیکٹرانکس، کار ساز کمپنیاں ہونڈا موٹر اور ڈیملر، کیمیکل کمپنیاں JSR اور Nagase، بینک JPMorgan Chase & Co. اور بارکلیز.

آج کل کوانٹم کمپیوٹنگ کے ساتھ تجربہ کرنے والی زیادہ تر کمپنیاں اسے مستقبل کا ایک لازمی حصہ سمجھتی ہیں۔ اب ان کا بنیادی مشن یہ معلوم کرنا ہے کہ کوانٹم کمپیوٹنگ میں کیا کام کرتا ہے اور کیا نہیں۔ اور جب تیار ہو جائے تو کاروبار میں ٹیکنالوجی متعارف کرانے والے پہلے فرد بننے کے لیے تیار رہیں۔

ٹرانسپورٹ تنظیمیں۔ ووکس ویگن، ڈی ویو کے ساتھ مل کر، ایک کوانٹم ایپلی کیشن تیار کر رہا ہے - ایک ٹریفک کنٹرول سسٹم۔ نیا پروگرام بڑے شہروں میں پبلک ٹرانسپورٹ تنظیموں اور ٹیکسی کمپنیوں کو اپنے بیڑے کو زیادہ موثر طریقے سے استعمال کرنے اور مسافروں کے انتظار کے وقت کو کم کرنے کے قابل بنائے گا۔

توانائی کا شعبہ۔ ExxonMobil اور IBM توانائی کے شعبے میں کوانٹم کمپیوٹنگ کے استعمال کو فروغ دے رہے ہیں۔ ان کی توجہ توانائی کی نئی ٹیکنالوجیز کی ایک رینج تیار کرنے، توانائی کی کارکردگی کو بہتر بنانے اور گرین ہاؤس گیسوں کے اخراج کو کم کرنے پر مرکوز ہے۔ توانائی کے شعبے کو درپیش چیلنجوں کا پیمانہ اور پیچیدگی آج کے روایتی کمپیوٹرز کے دائرہ کار سے باہر ہے اور کوانٹم کمپیوٹرز پر جانچ کے لیے موزوں ہے۔

فارماسیوٹیکل کمپنیاں۔ Accenture Labs ایک کوانٹم سافٹ ویئر کمپنی 1QBit کے ساتھ شراکت کر رہا ہے۔ صرف 2 مہینوں میں، وہ تحقیق سے لے کر تصور کے ثبوت تک چلے گئے — جوہری سطحوں پر پیچیدہ مالیکیولر تعاملات کو ماڈل کرنے کے لیے ایک ایپلی کیشن کا استعمال کرتے ہوئے۔ کوانٹم کمپیوٹنگ کی طاقت کی بدولت اب بڑے مالیکیولز کا تجزیہ کرنا ممکن ہے۔ اس سے معاشرے کو کیا ملے گا؟ کم از کم ضمنی اثرات کے ساتھ جدید ادویات.

مالیاتی شعبہ۔ کوانٹم تھیوری کے اصولوں پر مبنی ٹیکنالوجیز تیزی سے بینکوں کی دلچسپی کو اپنی طرف متوجہ کر رہی ہیں۔ وہ لین دین، تجارت اور دیگر اقسام کے ڈیٹا کو جلد از جلد پروسیس کرنے میں دلچسپی رکھتے ہیں۔ بارکلیز اور جے پی مورگن چیس (آئی بی ایم کے ساتھ)، نیز نیٹ ویسٹ (فوجٹسو کے ساتھ) پہلے ہی خصوصی سافٹ ویئر کی تیاری میں اپنے تجربات کر رہے ہیں۔

اس طرح کے بڑے کارپوریشنوں کی طرف سے قبولیت اور کاروباری کوانٹم کے علمبرداروں کا ظہور کوانٹم کی تجارتی قابل عملیت کے بارے میں جلدیں بولتا ہے۔ ہم پہلے ہی دیکھ رہے ہیں کہ کوانٹم کمپیوٹنگ کا اطلاق حقیقی دنیا کے مسائل پر ہوتا ہے، توانائی کی کارکردگی کو بہتر بنانے سے لے کر گاڑیوں کے راستوں کو بہتر بنانے تک۔ اور اہم بات یہ ہے کہ ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ اس کی قدر میں اضافہ ہوگا۔

ماخذ: www.habr.com