क्वांटम क्रांती मॅजोराना 1

आजच्या युगात जर मी म्हटलं की, "कल्पवृक्ष" किंवा एखादी अशी अदृश्य शक्ती आहे जी आपल्या प्रत्येक इच्छेला पूर्ण करू शकते, तर लोक मला वेडा समजतील किंवा म्हणतील की मी अवैज्ञानिक विचार करतो. 

पण मी यावर विश्वास ठेवतो – केवळ कोणत्या तरी चमत्कारी शक्तीमुळे नव्हे, तर मानवाच्या विज्ञान व तंत्रज्ञानाच्या जोरावर विचारांना प्रत्यक्षात आणण्याच्या क्षमतेमुळे!

• कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI), 

• को-पायलट्स 

• क्वांटम संगणन (Quantum Computing)

गेल्या दोन दिवसांत संपूर्ण इंटरनेटवर "Quantum Computing" हा विषय खूप चर्चेत आहे. पण नक्की Quantum Computing म्हणजे काय?

Quantum Computing म्हणजे एक वेगळं पारलौकिक विश्वच! या क्षेत्राच्या शोध प्रक्रियेत एक नवीन शोध लागला आहे – Majorana1. Microsoft च्या संशोधन पथकाने एका सूक्ष्म-अणू (Subatomic Particle) वर नियंत्रण मिळवलं आहे.

 हा कण (particle) फक्त सैद्धांतिकदृष्ट्या कागदावरच होता, पण गेल्या वर्षी त्याचा शोध लागला आणि या वर्षी त्यांनी त्यावर नियंत्रण मिळवलं.

Quantum Computing म्हणजे काय?

Quantum Computing ही अशी शक्ती आहे जी जगातील सर्वात शक्तिशाली सुपर संगणकांनीही न सोडवलेली गणितं सोडवू शकते.

• एका सामान्य संगणकात (Classical Computer) N बिट्स असल्यास तो जास्तीत जास्त N कामे एकाच वेळी करू शकतो. 
• पण Quantum Computer मध्ये त्याच वेळी 2^N इतकी गणनं (calculations) होऊ शकतात!

उदाहरणार्थ, जर एक क्लासिकल संगणक 10 गणनं करू शकतो, तर Quantum Computer 1,024 गणनं करू शकतो!

Quantum Computers कसे काम करतात?

सामान्य संगणकात माहिती बिट्सच्या स्वरूपात साठवली जाते, जे 0 किंवा 1 असते. Quantum Computers मध्ये "Qubits" (Quantum Bits) असतात, जे एकाच वेळी 0 आणि 1 दोन्ही असू शकतात! ही क्षमता Superposition मुळे मिळते.

Quantum Computing विविध क्षेत्रांमध्ये क्रांती घडवू शकते, जसे की:

1. औषधनिर्मिती (Medicine)
2. नवीन पदार्थ संशोधन (Material Science)
3. निसर्ग समजून घेणे (Understanding Nature)

Quantum Computing क्लासिकल संगणकांपेक्षा कसा वेगळा आहे?

सामान्य संगणक:

• इनपुट दिला जातो
• अल्गोरिदम तो प्रक्रिया करतो
• ठराविक एक आउटपुट मिळतो

Quantum संगणक:

• इनपुट दिला जातो
• अनेक वेगवेगळ्या शक्यतांचा अंदाज लावतो
• ठोस उत्तर मिळत नाही, पण संभाव्य उत्तरांचं प्रमाण (probability) मिळतं

Quantum Computing चा गाभा – Qubits

Quantum Computing मध्ये Qubit (Quantum Bit) हा सर्वात महत्त्वाचा घटक आहे. क्लासिकल संगणकांमध्ये माहिती 0 आणि 1 या बिट्समध्ये साठवली जाते. त्याचप्रमाणे, Quantum Computers मध्येही Qubits असतात, पण ते एकाच वेळी 0 आणि 1 असू शकतात!

Qubits हे Quantum संगणकांचे मुख्य घटक आहेत, जिथे माहिती संग्रहित केली जाते.

Majorana 1 ची गरज का पडली?

Quantum संगणकांसाठी आवश्यक असलेले Qubits अत्यंत नाजूक (Delicate) असतात. त्यांना स्थिर ठेवण्यासाठी अतिरिक्त "Sub-Qubits" ची गरज असते, जेणेकरून Quantum संगणक प्रभावीपणे कार्य करू शकेल. परंतु, हे Qubits स्थिर ठेवणं खूप खर्चिक आणि वेळखाऊ असतं. त्यामुळे संशोधक अशा तंत्रज्ञानाच्या शोधात होते जे अंतर्गत (In-built) त्रुटी संरक्षण (Error Protection) देऊ शकेल.

Quantum Computing साठी नवीन अवस्था – Topological State

आपल्या दैनंदिन जीवनात आपण विविध पदार्थांच्या अवस्थांचा अनुभव घेतो: घन (Solid): स्वतःचा आकार टिकवतो द्रव (Liquid): आकार बदलतो पण त्याचे प्रमाण टिकवतो   वायू (Gas): जागेनुसार विस्तारतो

 हे सर्व पदार्थ त्यांच्या अणूंच्या (Atoms) वागण्यावर अवलंबून असतात. पण शास्त्रज्ञांनी आणखी नवीन अवस्थेचा शोध घेतला, जी योग्य परिस्थितीत अणूंचे वर्तन बदलू शकते.

ही अवस्था 100 वर्षांपूर्वी Topological State म्हणून गणितीयदृष्ट्या Predict  करण्यात आली होती.

संशोधकांनी त्यात एक अनोखा Quasi-Particle शोधण्याचा प्रयत्न केला, आणि अखेर गेल्या वर्षी त्यांनी Majorana 1 चा शोध लावला!

Majorana 1 चे वैशिष्ट्ये

Majorana सिद्धांत (Theory) सांगतो की: एखादा कण स्वतःच्या प्रतिकणासारखा (Anti-Particle) असू शकतो.

Microsoft ने एक नवीन चिप विकसित केली आहे, जी Majorana कण अस्तित्वात आहे का ते मोजू शकते.

Majorana 1 आणि Quantum Computing मध्ये क्रांती

Majorana 1 मुळे नवीन प्रकारचे टोपोलॉजिकल Qubit (Topological Qubit) तयार करता येतात, जे:

•  अधिक स्थिर (Reliable) असतात
• अत्यंत छोटे आणि नियंत्रित करण्यायोग्य (Small & Controllable) असतात
• Noise  Error ची समस्या दूर करतात

यामुळे Quantum Computing मध्ये एक नवी क्रांती होईल आणि जगातील अनेक असाध्य समस्या सोडवणे शक्य होईल!