सार:
आईबीएम ने हाल ही में नई पीढ़ी का क्वांटम प्रोसेसर नाइटहॉक आर3 जारी किया है और अपनी भविष्य की क्वांटम कंप्यूटिंग विकास योजना की घोषणा की है। इस नए प्रोसेसर को 10,000 क्वांटम संचालन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो परिचालन गुणवत्ता और गति को बनाए रखते हुए अधिक जटिल बड़े पैमाने के कंप्यूटिंग कार्यों को संभालता है, जो आईबीएम के दोष-सहिष्णु क्वांटम कंप्यूटिंग के लक्ष्य की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।
आईबीएम द्वारा बताई गई जानकारी के अनुसार, नाइटहॉक आर3 520 प्रोग्रामयोग्य क्यूबिट और 2034 भौतिक क्वांटम घटकों से लैस होगा, जिसका लक्ष्य एक प्रोसेसर पर 10,000 क्वांटम ऑपरेशन को स्थिर रूप से चलाने का होगा। साथ ही, आईबीएम ने 1,000 से अधिक क्यूबिट के साथ क्वांटम कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म बनाने के लिए 2027 में दो नाइटहॉक आर 3 प्रोसेसर को एक एकीकृत सिस्टम में जोड़ने की भी योजना बनाई है।
आईबीएम रिसर्च के प्रमुख जे गैम्बेटा ने कहा कि वास्तव में मूल्यवान क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए न केवल सटीकता, बल्कि गति की भी आवश्यकता होती है। जैसे-जैसे क्वांटम सिस्टम के पैमाने का विस्तार जारी है, क्वांटम कंप्यूटिंग केवल कम्प्यूटेशनल गुणवत्ता और प्रसंस्करण दक्षता दोनों को ध्यान में रखकर वास्तविक दुनिया में व्यावहारिक समस्याओं को हल कर सकती है।
इस बार रिलीज़ हुआ नाइटहॉक r3 इसी साल सितंबर में लॉन्च हुए नाइटहॉक r2 पर आधारित है। पिछला r2 प्रोसेसर 120 क्यूबिट पर 7,500 से अधिक क्वांटम ऑपरेशन करने और प्रति सेकंड 100,000 नमूनों तक की प्रसंस्करण क्षमता हासिल करने में सक्षम है। आईबीएम का मानना है कि इस प्लेटफॉर्म ने साबित कर दिया है कि क्वांटम कंप्यूटिंग में वास्तविक उद्योग की समस्याओं को हल करने की क्षमता होने लगी है।
क्यूबिट पारंपरिक कंप्यूटरों में "बिट्स" के समान, क्वांटम कंप्यूटर की बुनियादी सूचना इकाइयाँ हैं। लेकिन पारंपरिक बिट्स के विपरीत, जो केवल 0 या 1 का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं, क्यूबिट एक ही समय में 0 और 1 की सुपरपोजिशन स्थिति में हो सकते हैं, जिससे क्वांटम कंप्यूटर समानांतर में बेहद जटिल कंप्यूटिंग कार्यों को संसाधित कर सकते हैं। यह एक कारण है कि क्वांटम कंप्यूटिंग को भविष्य में सामग्री विज्ञान, रासायनिक सिमुलेशन, दवा विकास और अनुकूलन में समस्याओं को हल करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण माना जाता है।
नाइटहॉक आर2 के सबसे महत्वपूर्ण नवाचारों में से एक हाई-स्पीड क्विबिट रीसेट आर्किटेक्चर की शुरूआत है। पारंपरिक क्वांटम कंप्यूटिंग प्रक्रिया में, प्रत्येक ऑपरेशन के बाद, गणना के अगले दौर को शुरू करने से पहले क्वैब को जमीनी स्थिति में वापस आना होगा, और इस प्रक्रिया में सैकड़ों मिलीसेकंड लग सकते हैं, जिससे प्रोसेसर को अपना अधिकांश समय प्रतीक्षा स्थिति में बिताना पड़ता है।
आईबीएम द्वारा विकसित नई तकनीक ने इस प्रतीक्षा प्रक्रिया को बहुत छोटा कर दिया है। रिपोर्टों के अनुसार, आसपास के क्यूबिट के संचालन को परेशान किए बिना, क्विबिट रीसेट समय को लगभग 200 मिलीसेकंड से लगभग 25 नैनोसेकंड तक संपीड़ित किया गया है। यह क्वांटम सिस्टम को अधिक बार गणना करने में सक्षम बनाता है, जिससे समग्र दक्षता में उल्लेखनीय सुधार होता है।
इन तकनीकी उपलब्धियों के आधार पर, आईबीएम ने उसी आर्किटेक्चर को नाइटहॉक आर3 तक विस्तारित करने और सिस्टम स्केल और कंप्यूटिंग शक्ति को और बढ़ाने की योजना बनाई है। कंपनी का मानना है कि भविष्य के अनुप्रयोगों को सैकड़ों क्यूबिट पर हजारों या यहां तक कि हजारों क्वांटम संचालन करने और एक ही समय में लाखों या यहां तक कि अरबों गणना नमूने उत्पन्न करने की आवश्यकता होगी, इसलिए गति और पैमाने अपरिहार्य हैं।
1,000 से अधिक क्यूबिट के लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, आईबीएम ने मल्टी-चिप इंटरकनेक्शन तकनीक में नवीनतम प्रगति का भी प्रदर्शन किया। इस साल की शुरुआत में, अनुसंधान टीम ने दो नाइटहॉक आर1 प्रोसेसर को एक साथ जोड़ने के लिए चार लंबी दूरी के क्वांटम कप्लर्स का सफलतापूर्वक उपयोग किया। ये क्वांटम इंटरकनेक्ट संरचनाएं क्वांटम कंप्यूटरों के बीच "हाई-स्पीड ब्रिज" के रूप में कार्य करती हैं, जिससे कई प्रोसेसर एक साथ काम कर सकते हैं।
प्रायोगिक डेटा से पता चलता है कि इस लंबी दूरी के क्वांटम कनेक्शन ने 99.4% सूचना प्रसारण निष्ठा हासिल कर ली है, जो धीरे-धीरे आईबीएम द्वारा निर्धारित 99.9% लक्ष्य के करीब पहुंच रही है। एक बार जब प्रासंगिक तकनीक परिपक्व हो जाती है, तो कई क्वांटम प्रोसेसर बड़े पैमाने पर एकीकृत क्वांटम सिस्टम बनाने में सक्षम होंगे, जिससे सिंगल-चिप स्केल सीमा को तोड़ दिया जाएगा।
आईबीएम ने यह भी खुलासा किया कि ई.ओएन, एल्गोरिथमिक और क्यू-सीटीआरएल सहित कई साझेदार और ग्राहक वर्तमान में नाइटहॉक आर2 प्लेटफॉर्म पर 34 बिलियन से अधिक क्वांटम सर्किट चला रहे हैं। कुछ एप्लिकेशन परिदृश्यों में, आईबीएम के पिछले क्वांटम प्लेटफ़ॉर्म की तुलना में सिस्टम प्रदर्शन में 19 गुना तक सुधार हुआ है।
व्यावहारिक अनुप्रयोगों के संदर्भ में, ऊर्जा कंपनी ई.ओएन ग्रिड अनुकूलन से संबंधित क्वांटम मशीन लर्निंग अनुसंधान करने के लिए नाइटहॉक आर2 का उपयोग करती है, जिससे लगभग 15 गुना प्रदर्शन सुधार प्राप्त होता है। संयुक्त राज्य अमेरिका में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी के सहयोग से आईबीएम द्वारा किए गए चुंबकीय सामग्री सिमुलेशन प्रयोग ने भी लगभग 12 गुना प्रदर्शन त्वरण हासिल किया। इन परिणामों से संकेत मिलता है कि क्वांटम कंप्यूटिंग धीरे-धीरे प्रयोगशाला अनुसंधान से व्यावहारिक औद्योगिक अनुप्रयोगों की ओर बढ़ रही है।
विश्लेषकों का मानना है कि नाइटहॉक आर 3 की रिलीज न केवल आईबीएम के क्वांटम हार्डवेयर के प्रदर्शन में एक और उन्नयन है, बल्कि इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि यह सैकड़ों क्यूबिट से एक हजार-क्यूबिट स्तर प्रणाली तक विकास पथ प्रदर्शित करता है। जैसे-जैसे हाई-स्पीड रीसेट आर्किटेक्चर, मल्टी-चिप क्वांटम इंटरकनेक्ट और दोष-सहिष्णु प्रौद्योगिकियां परिपक्व होती जा रही हैं, क्वांटम कंप्यूटिंग वास्तविक दुनिया में जटिल वैज्ञानिक और औद्योगिक समस्याओं को हल करने के और करीब आ रही है।
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