Quantum Computers Haqeeqat Banne Se Kitne Door?

کوانٹم کمپیوٹرز حقیقت بننے سے کتنے دور؟

گوگل کی Willow کوانٹم چپ نے کچھ ہفتے پہلے ایک انقلابی رزلٹ دیا جس میں ایک ایسی پرابلم کو 5 منٹ میں حل کیا جو سب سے تیز سوپر کمپیوٹر El Capitan بھی اربوں سالوں میں حل نہ کر پاتا، لیکن یہ اتنا سیدھا سیدھا بھی نہیں ہے۔ اس کوانٹم چپ کو ایک مخصوص پرابلم دی گئی تھی اور ایسی چپ ابھی حقیقی پرابلمز کو حل کرنے کے بالکل قابل نہیں ہے۔

کوانٹم کمپیوٹرز، جو کوانٹم میکینکس کے حیران کن اصولوں کو استعمال کرتے ہیں، اس وقت پوری دنیا کی بڑی ٹیکنالوجی کمپنیاں اس دوڈ میں ہیں کہ کون سب سے اچھا کوانٹم کمپیوٹر بنائے گا۔ کوانٹم کمپیوٹرز کے اثرات میڈیسن، مٹیریل سائنس اور مصنوعی ذہانت کے نظاموں میں ایک انقلاب برپا کر سکتے ہیں۔ تاہم، اس صلاحیت کو حقیقت میں بدلنے کا راستہ اہم چیلنجوں سے بھرا ہوا ہے۔

موجودہ کوانٹم کمپیوٹرز عام استعمال کی مشینیں (General Purpose machines) بننے سے ابھی بہت دور ہیں اور ان کے اس قابل بننے سے پہلے کئی مسائل پر قابو پانا ہوگا۔

1۔ ڈی کوہیرنس Decoherence

سب سے اہم مسائل میں سے ایک Decoherence ہے۔ Qubits کی انفارمیشن یا سٹیٹ انتہائی sensitive ہوتی ہیں۔ ان کیوبٹس کی Superposition ہی کوانٹم کمپیوٹر کو طاقتور بناتی ہے تاہم، یہ نازک کوانٹم حالت ماحول کے ساتھ تعامل سے آسانی سے خراب ہوجاتی ہے، جس سے کیوبٹس "Decohere" ہوجاتے ہیں اور اپنی کوانٹم خصوصیات کھو دیتے ہیں۔ پیچیدہ حساب کتاب کرنے کے لیے کافی دیر تک کوہیرنس کو برقرار رکھنا ایک بہت بڑا کام ہے۔ محققین مسلسل نئی مواد اور تکنیک تلاش کر رہے ہیں تاکہ کیوبٹس کو environmental noise سے دور کیا جاسکے اور کوہیرنس کے اوقات کو بڑھایا جاسکے۔

2۔ بہت زیادہ کیوبٹس Scalability issue

ایک اور بڑا چیلنج اسکیل کا ہے۔ ایک مفید کوانٹم کمپیوٹر بنانے کے لیے بڑی تعداد میں کیوبٹس کی ضرورت ہوتی ہے جو مل کر کام کریں۔ موجودہ کوانٹم کمپیوٹرز ابھی نسبتاً چھوٹے ہیں (ابھی 1180 کیوبٹس تک کا کوانٹم کمپیوٹر تیار کیا گیا ہے) اور کوہیرنس اور کنٹرول کو برقرار رکھتے ہوئے انہیں اسکیل کرنا ناقابل یقین حد تک مشکل ہے۔ بڑی تعداد میں کیوبٹس کو کنٹرول کرنے اور ان کو آپس میں تعامل کروانے کی پیچیدگی تیزی سے بڑھ جاتی ہے، جس کے لیے ہارڈ ویئر اور کنٹرول سسٹمز میں نمایاں پیشرفت کی ضرورت ہوتی ہے۔ محققین مختلف کیوبٹ ٹیکنالوجیز کی تحقیقات کر رہے ہیں، جیسے کہ سپر کنڈکٹنگ سرکٹس، ٹریپ آئنز اور فوٹونک سسٹمز، جن میں سے ہر ایک کے اسکیل ایبلٹی کے لحاظ سے اپنے فوائد اور نقصانات ہیں۔

3۔ کوانٹم Errors

کوانٹم کمپیوٹرز میں error correction ایک اور اہم رکاوٹ ہے۔ کوانٹم کیلکولیشن فطری طور ارد گرد کے ماحول کی Noise سے بہت متاثر ہوتا ہے (خاص طور پر درجہ حرارت) اور غلطیاں کلاسیکل کمپیوٹرز کے مقابلے میں کہیں زیادہ ہوتی ہیں۔ کیوبٹس کے نازک ہونے کی وجہ سے، کلاسیکل کمپیوٹنگ میں استعمال ہونے والے Error Handling کے طریقے کام نہیں کرتے۔ قابل اعتماد کوانٹم کمپیوٹر بنانے کے لیے مؤثر Quantum Error Handling اسکیموں کو تیار کرنا بہت ضروری ہے۔ اس میں کوانٹم معلومات کو ایک اضافی طریقے سے انکوڈ کرنا شامل ہے اور کوانٹم State کو خراب کیے بغیر غلطیوں کا پتہ لگانے اور درست کرنے کے لیے الگورتھم تیار کرنا شامل ہے۔

4۔ الگو رتھمز Lack of Algorithms

ہارڈ ویئر چیلنجوں کے علاوہ، سافٹ ویئر اور الگورتھم کی ترقی کی بھی ایک اہم ضرورت ہے۔ کوانٹم کمپیوٹرز کو پروگرام کرنے کے لیے کلاسیکی پروگرامنگ سے بالکل مختلف کوانٹم الگورتھم تیار کرنا ضروری ہے جو کوانٹم کمپیوٹرز کی منفرد صلاحیتوں سے مؤثر طریقے سے فائدہ اٹھا سکیں۔ ہمیں نئی پروگرامنگ زبانوں، سافٹ ویئر ٹولز اور الگورتھم کی ضرورت ہے جو خاص طور پر کوانٹم آرکیٹیکچرز کے لیے تیار کیے گئے ہوں۔

ہمارے پاس کب عام استعمال کے قابل کوانٹم کمپیوٹر ہوں گے؟ ایک درست ٹائم لائن کی پیش گوئی کرنا مشکل ہے۔ اگرچہ حالیہ برسوں میں نمایاں پیش رفت ہوئی ہے، لیکن ابھی بھی بہت سے چیلنجز باقی ہیں۔ ماہرین کا اندازہ ہے کہ غلطی برداشت کرنے والے، عام استعمال کے قابل کوانٹم کمپیوٹر ابھی کئی سال، اگر دہائیاں نہیں، دور ہیں۔ تاہم، اس شعبے میں تحقیق اور ترقی کی تیز رفتار حوصلہ افزا ہے۔ جیسے جیسے ہم ان چیلنجوں پر قابو پائیں گے، مختلف شعبوں میں انقلاب برپا کرنے کی کوانٹم کمپیوٹنگ کی صلاحیت ایک حقیقت بن جائے گی، جو کمپیوٹیشن کے ایک نئے دور کا آغاز کرے گی۔