मायक्रोसॉफ्टने काही दिवसांपूर्वी जाहीर केलेल्या माहितीनुसार त्यांना क्वांटम कॉम्प्युटिंगमध्ये महत्वाचा शोध लावण्यात यश मिळालं असून याद्वार त्यांनी Majorana 1 (मायोराना) नावाची जगातली सर्वात पहिली क्वांटम कॉम्प्युटिंग चिप तयार केली आहे! टोपोकंडक्टर नावाच्या क्रांतिकारी नवीन सामग्रीने बनलेले, मेजराना 1 हे व्यावहारिक क्वांटम संगणनाच्या दिशेने एक मोठे पाऊल आहे असं मायक्रोसॉफ्टने म्हटलं आहे.
जगातील पहिल्या टोपोकंडक्टरचं संशोधन करण्यात मायक्रोसॉफ्टची टीम यशस्वी झाली आहे. या क्रांतिकारी नवीन सामग्रीमुळे त्यांना टोपोलॉजिकल सुपरकंडक्टिव्हिटी तयार करणे शक्य झाले आहे. ही एक नवीन अवस्था जी यापूर्वी केवळ सिद्धांतातच अस्तित्वात होती. इथे अवस्था म्हणजे State of Matter घन, द्रव, वायू या प्रमुख अवस्था मानल्या जातात. यामध्ये नंतर प्लाझ्माचा समावेश झाला आणि आता इतर कृत्रिम म्हणजेच मानवनिर्मित अवस्थाचा शोध लागत आहे.
टोपोलॉजी (Topology) हा गणित आणि भौतिकशास्त्रातील एक शाखा आहे, जी आकार, संरचना आणि त्यांचे गुणधर्म बदलल्यावरही टिकून राहणाऱ्या वैशिष्ट्यांचा अभ्यास करते. टोपोकंडक्टरच्या संशोधनामध्ये इंडियम आर्सेनाइड (एक सेमिकंडक्टर) आणि ॲल्युमिनियम (एक सुपरकंडक्टर) एकत्र केले जातात. जेव्हा हे उपकरणे संपूर्ण शून्याच्या जवळ तापमानाला थंड केली जातात आणि चुंबकीय क्षेत्रांद्वारे ट्यून केली जातात, तेव्हा ती टोपोलॉजिकल सुपरकंडक्टिंग नॅनोवायर्स तयार करतात, ज्यांच्या टोकांवर मायोराना झिरो मोड्स (MZMs) असतात.
ज्याप्रमाणे सेमिकंडक्टरच्या शोधामुळे आजचे स्मार्टफोन, संगणक आणि इलेक्ट्रॉनिक्स शक्य झाले, त्याचप्रमाणे टोपोकंडक्टर आणि त्याद्वारे सक्षम होणारे नवीन प्रकारचे चिप्स हे दशलक्ष क्यूबिट्सपर्यंत स्केल होऊ शकणाऱ्या आणि अत्यंत गुंतागुंतीच्या औद्योगिक व सामाजिक समस्यांचे निराकरण करू शकणाऱ्या क्वांटम प्रणालींच्या विकासाचा मार्ग मोकळा करतात, असे मायक्रोसॉफ्टने सांगितले. मायक्रोसॉफ्टची रिसर्च टीम यावर १७ वर्षं काम करत आहे.
टोपोकंडक्टर किंवा टोपोलॉजिकल सुपरकंडक्टर, हा एक विशेष प्रकारचा पदार्थ आहे जो पूर्णपणे नवीन स्थिती निर्माण करू शकतो—तो घन, द्रव किंवा वायू नसून एक टोपोलॉजिकल अवस्था आहे. हे तंत्र अधिक स्थिर, वेगवान, लहान आणि डिजिटलरीत्या नियंत्रित करता येणारे क्यूबिट तयार करण्यासाठी वापरले जाते, ज्यासाठी सध्याच्या पर्यायांमधील तडजोडी आवश्यक नसतात. बुधवारी Nature मध्ये प्रकाशित झालेल्या नवीन संशोधनपत्रात स्पष्ट करण्यात आले आहे की मायक्रोसॉफ्टच्या संशोधकांनी टोपोलॉजिकल क्यूबिटचे अद्वितीय क्वांटम गुणधर्म कसे निर्माण केले आणि त्यांचे अचूक मोजमाप कसे केले—हे व्यावहारिक संगणनासाठी एक महत्त्वाचे पाऊल आहे.
क्वांटम कॉम्प्युटिंगच्या अनुप्रयोगांचे संभाव्य प्रभाव
क्वांटम संगणक क्वांटम यांत्रिकीचा वापर करून निसर्ग कसा वागतो हे अत्यंत अचूकतेने गणितीय स्वरूपात मांडू शकतात—उदाहरणार्थ, रासायनिक प्रक्रिया, आण्विक परस्परसंवाद आणि एन्झाइम ऊर्जा. एक दशलक्ष क्यूबिट्स असलेले संगणक केवळ रसायनशास्त्र, सामग्री विज्ञान आणि अन्य उद्योगांतील अशा समस्यांचे निराकरण करू शकतात, ज्या सध्याच्या पारंपरिक कॉम्प्युटर्ससाठी अचूकपणे सोडवणे अशक्य आहे.
- स्वयंचलित दुरुस्ती करणारी सामग्री (Self-healing Materials): उदाहरणार्थ, हे कॉम्प्युटर धातू गंजतात किंवा क्रॅक का पडतात, याचा शोध घेऊ शकतात. यामुळे स्वतः दुरुस्त होणाऱ्या सामग्रींचा विकास होऊ शकतो, ज्या पूल, विमानांचे भाग, फुटलेली मोबाइल स्क्रीन किंवा ओरखडे पडलेले कारचे दरवाजे आपोआप दुरुस्त करू शकतील.
- पर्यावरणपूरक उत्प्रेरक (Catalysts) आणि प्रदूषण नियंत्रण: जगभरात अनेक प्रकारच्या प्लास्टिक असल्‍यामुळे, त्यांना विघटित करणारा एकच सर्वसमावेशक उत्प्रेरक (catalyst) शोधणे सध्या शक्य नाही. ही समस्या मायक्रोप्लास्टिक स्वच्छ करणे आणि कार्बन प्रदूषण कमी करणे यासाठी मोठी अडचण ठरते. क्वांटम कॉम्प्युटिंग प्लास्टिक विघटित करण्यासाठी योग्य उत्प्रेरकांचे गुणधर्म अचूकपणे मोजू शकते, ज्यामुळे प्रदूषकांना उपयुक्त उप-उत्पादनांमध्ये रूपांतरित करता येईल किंवा विषारी घटकांना पर्यायी, सुरक्षित पर्याय विकसित करता येतील.
- कृषी आणि आरोग्य क्षेत्रातील प्रगती: एन्झाइम्स (Enzymes), जे जैविक उत्प्रेरक म्हणून कार्य करतात, त्यांचा आरोग्यसेवा आणि कृषी क्षेत्रात अधिक प्रभावी वापर करता येईल, कारण त्यांच्या वर्तनाचे अचूक गणन केवळ क्वांटम कॉम्प्युटिंगच शक्य आहे. यामुळे जागतिक उपासमारीवर उपाय शोधता येईल—जसे की मातीची सुपीकता वाढवणे, उत्पादन वाढवणे किंवा कठीण हवामानात अन्नशेतीला चालना देणे.
भविष्यातील आमूलाग्र बदल: क्वांटम संगणन शास्त्रज्ञ, अभियंते, कंपन्या आणि संशोधकांना पहिल्याच प्रयत्नात योग्य डिझाइन करण्याची क्षमता देईल, जे आरोग्यसेवा ते उत्पादन विकासापर्यंत सर्व क्षेत्रांसाठी क्रांतिकारक ठरेल.
आपण सध्या जे कॉम्प्युटिंग जग पाहतो ते सर्व बायनरी कोडवर आधारित आहे ज्यामध्ये फक्त 0 आणि 1 चा वापर झालेला असतो. यांना बिट्स (bits) म्हटलं जातं. मात्र क्वांटम कॉम्प्युटिंग बिट्स ऐवजी Quantum bits/क्युबिट्सचा (qubit) समावेश आहे. यामध्ये क्वांटम मेकॅनिक्स (मराठीत पुंज यामिकी) मधील तत्वांचा वापर करून 0 आणि 1 यांचा एकाचवेळी एकत्र येऊन वापर केला जातो. यामुळेच सध्याच्या सुपरकम्प्युटर्सना सुद्धा शक्य नसलेल्या गोष्टी अवघ्या काही मिनिटात करण्याची किमया क्वांटम कॉम्प्युटर्स करू शकतात. याबद्दल आम्ही पूर्वीच्या एका लेखामध्ये अधिक माहिती दिली आहे.
सध्याचं तंत्रज्ञान इतक्या वेगाने पुढे सरकत आहे. आधीच AI मुळे याची चिन्हे दिसत असताना आता इतकी मोठी क्षमता असणारी कॉम्प्युटिंग येणाऱ्या काळात आपणा सर्वांच्या आयुष्यात आमूलाग्र बदल आणू शकेल! खालील व्हिडिओ नेमकी कल्पना येण्यासाठी उपयोगी आहे.
संदर्भ Microsoft unveils Majorana 1, the world’s first quantum processor powered by topological qubits