Quantum Computers

کوانٹم کمپیوٹرز

ہمارے روایتی کمپیوٹرز بٹس پر چلتے ہیں، ڈیٹا کا وہ چھوٹے ڈبا جو یا تو صفر ہے یا ایک۔ آپ کا فون، لیپ ٹاپ، یا دنیا کا سب سے بڑا سپر کمپیوٹر، سب انہی صفر اور ایک کی لمبی زنجیروں کا استعمال کرتے ہیں۔ لیکن کوانٹم کمپیوٹرز ایک بالکل مختلف کھیل کھیلتے ہیں۔ یہ کوبٹس استعمال کرتے ہیں، جو کوانٹم میکینکس کے جادو کی بدولت ایک ہی وقت میں صفر اور ایک دونوں ہو سکتے ہیں۔ اس جادو کا نام ہے سپرپوزیشن۔ یہ ایک ایسی حالت ہے جہاں کوبٹ گویا ایک ہی وقت میں کئی امکانات کو اپنے اندر سمیٹے ہوئے ہے۔

اس جادو میں ایک اور موڑ ہے، جسے اینٹینگلمنٹ کہتے ہیں۔ جب دو کوبٹس اینٹینگلڈ ہوتے ہیں، تو ایک کی حالت دوسرے پر فوری اثر ڈالتی ہے، چاہے وہ کائنات کے دوسرے کونے میں ہوں۔ یہ ایک ایسی جادوئی رسی ہے جو ذرات کو جوڑتی ہے اور فاصلہ اسے توڑ نہیں سکتا۔ پھر آتا ہے انٹرفیئرنس، جو کوانٹم حالات کو کنٹرول کرکے درست جوابات کو چمکاتا ہے اور غلط کو دبا دیتا ہے۔ یہ تینوں اصول سپرپوزیشن، اینٹینگلمنٹ اور انٹرفیئرنس کوانٹم کمپیوٹرز کو ایک ایسی مشین بناتے ہیں جو روایتی کمپیوٹرز کو پیچھے چھوڑ دیتی ہے۔

کوانٹم کمپیوٹرز کا کمال ان کی رفتار میں ہے۔ جہاں روایتی کمپیوٹرز ایک ایک قدم اٹھاتے ہیں، وہاں کوانٹم کمپیوٹرز ایک ہی چھلانگ میں کئی ممکنہ راستوں پر دوڑ لگاتے ہیں۔ مثال کے طور پر، اگر ایک پیچیدہ کوڈ توڑنا ہو، تو روایتی کمپیوٹر ہر ممکنہ کمبینیشن کو ایک ایک کرکے چیک کرتا ہے، اسے شاید سالوں لگ جائیں۔ لیکن کوانٹم کمپیوٹر، جیسے کہ شورز الگورتھم استعمال کرتے ہوئے، سیکنڈوں میں یہ کام کر دیتا ہے، کیونکہ یہ بیک وقت ہزاروں امتزاجوں کو چیک کرتا ہے۔ 2019 میں گوگل کے سیکیمور کوانٹم کمپیوٹر نے ایک ایسی کیلکولیشن 200 سیکنڈ میں کی جو دنیا کے تیز ترین سپر کمپیوٹر کو دس ہزار سال لگتے۔ یہ ہے کوانٹم کی طاقت۔

یہ ٹیکنالوجی ہماری دنیا کو بدل سکتی ہے۔ کریپٹوگرافی میں، کوانٹم کمپیوٹرز ان انکرپشن سسٹمز کو توڑ سکتے ہیں جو ہمارے انٹرنیٹ کی سیکیورٹی کی بنیاد ہیں، جیسے کہ RSA. لیکن وہ ناقابل توڑ کوانٹم کریپٹوگرافی بھی بنا سکتے ہیں، جو ہیکنگ کو ناممکن کر دے گی۔ دواسازی میں، یہ مالیکیولز کے پیچیدہ تعاملات کو ماڈل کر سکتے ہیں، جو کینسر یا الزائمر جیسی بیماریوں کی نئی دوائیں بنانے میں مدد دے گا۔ مشین لرننگ کو تیز کرنے سے یہ آرٹیفیشل انٹیلیجنس کو نئی بلندیوں تک لے جائے گا۔ لاجسٹکس سے لے کر مالیاتی ماڈلنگ تک، کوانٹم کمپیوٹرز ان مسائل کو حل کر سکتے ہیں جو روایتی کمپیوٹرز کے لیے ایک خواب ہیں۔

لیکن یہ جادو اتنا آسان نہیں۔ کوانٹم کمپیوٹرز بنانا ایک بڑا چیلنج ہے۔ کوبٹس نازک ہوتے ہیں اور ان کا ماحول سے معمولی سا تعامل جیسے گرمی یا برقی مقناطیسی لہریں ان کی کوانٹم حالت کو توڑ دیتا ہے۔ اسے ڈیکوہیرنس کہتے ہیں۔ اس لیے ان کمپیوٹرز کو انتہائی ٹھنڈے ماحول میں، قریب ایبسولوٹ زیرو (−273.15°C)، رکھا جاتا ہے۔ ایریر کریکشن بھی ایک بڑی رکاوٹ ہے، کیونکہ کوانٹم حالات کو درست رکھنا مشکل ہے۔ اس کے علاوہ، کوبٹس کی تعداد بڑھانا ایک اور چیلنج ہے۔ زیادہ کوبٹس کا مطلب ہے زیادہ طاقت، لیکن انہیں کنٹرول کرنا اتنا ہی مشکل ہوتا جاتا ہے۔ IBM نے 2023 تک 433 کوبٹس والا کمپیوٹر بنایا اور وہ جلد 1,000 کوبٹس تک پہنچنا چاہتے ہیں، لیکن مکمل طاقت کے لیے لاکھوں کوبٹس درکار ہوں گے۔

مستقبل میں، کوانٹم کمپیوٹنگ ہر چیز کو بدل سکتی ہے۔ گوگل، IBM، مائیکروسافٹ اور D-Wave جیسے ادارے اس دوڑ میں شامل ہیں۔ چین نے اپنے Micius سیٹلائٹ سے کوانٹم نیٹ ورکس کا تجربہ کیا۔