کوانٹم کمپیوٹرز
اسپیشل فیچر
وہ کر دکھایا جو عام کمپیوٹر کیلئے ممکن نہیں
کمپیوٹر کی دنیا میں کئی دہائیوں سے سائنسدان یہ پوچھتے آئے ہیں کہ کیا ایسی مشین بنائی جا سکتی ہے جو ایسے مسائل حل کر سکے جنہیں عام یعنی کلاسیکل کمپیوٹر مؤثر انداز میں حل نہ کر سکے؟ کوانٹم کمپیوٹنگ اسی سوال کا جواب تلاش کرنے والی ایک جدید ٹیکنالوجی ہے۔ ایک حالیہ تجربے میں سائنسدانوں نے کوانٹم کمپیوٹر کی ایسی صلاحیت کا عملی مظاہرہ کیا ہے جس نے اس شعبے میں ایک اہم پیش رفت کی بنیاد رکھ دی ہے۔کوانٹینوم کے محققین نے ایک خاص قسم کا حسابی مسئلہ تیار کیا جسے کَمپلیمنٹ سیمپلنگ کہا جاتا ہے۔ اس تجربے میں کوانٹم کمپیوٹر نے ایسی کارکردگی دکھائی جو کلاسیکل کمپیوٹر کے لیے مقرر کی گئی ریاضیاتی حد سے واضح طور پر بہتر تھی۔ اہم بات یہ ہے کہ یہاں کلاسیکل کمپیوٹر کی کمزوری صرف ایک اندازہ نہیں بلکہ ریاضیاتی طور پر ثابت شدہ تھی۔
کَمپلیمنٹ سیمپلنگ کیا ہے؟
اس تجربے کو سمجھنے کے لیے ایک سادہ مثال لیتے ہیں۔ فرض کریں ہمارے پاس نمبروں کا ایک بڑا مجموعہ ہے اور اس میں سے کچھ نمبروں کو ایک گروپ میں رکھا گیا ہے۔ اب ہمیں ایسے نمونے تلاش کرنے ہیں جو اس گروپ کے بجائے اس کے مخالف یا باقی ماندہ گروپ یعنی کَمپلیمنٹ سے تعلق رکھتے ہوں۔کلاسیکل کمپیوٹر کو یہ کام دستیاب معلومات کی بنیاد پر کرنا پڑتا ہے۔ جیسے جیسے مسئلے کا حجم بڑھتا ہے درست جواب تک پہنچنے کے لیے اسے زیادہ سے زیادہ معلومات اور حساب درکار ہوتا ہے۔ ایک خاص حد کے بعد یہ کام انتہائی مشکل ہو جاتا ہے۔کوانٹم کمپیوٹر یہاں ایک بالکل مختلف اصول استعمال کرتا ہے۔ کوانٹم کمپیوٹر کے بنیادی یونٹ کو ''کیوبٹ‘‘ کہا جاتا ہے۔ عام کمپیوٹر میں معلومات بٹس کی صورت میں ہوتی ہیں جبکہ کیوبٹ کو کوانٹم میکینکس کی بدولت ایک ہی وقت میں متعدد ممکنہ حالتوں کے امتزاج میں رکھا جا سکتا ہے۔ اسے سپرپوزیشن کہا جاتا ہے۔محققین نے اسی کوانٹم خاصیت کو استعمال کرتے ہوئے ایسا طریقہ اختیار کیا جس سے ایک مخصوص کوانٹم حالت کو اس کے کَمپلیمنٹ سے متعلق حالت میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ اس طرح کوانٹم کمپیوٹر کو اس مسئلے میں ایسی برتری حاصل ہوتی ہے جو کلاسیکل طریقوں سے ممکن نہیں۔
55 کیوبٹس والے کوانٹم کمپیوٹر کا تجربہ
یہ کامیابی صرف نظریاتی دعویٰ نہیں تھی۔ محققین نے اسے حقیقی کوانٹم ہارڈویئر پر آزمایا۔ تجربے میں کوانٹینوم کے ٹریپڈ آئن کوانٹم کمپیوٹرز استعمال کیے گئے اور مختلف سائز کے مسائل حل کیے گئے۔سب سے بڑے تجربات میں 55 کیوبٹس استعمال کیے گئے جبکہ مسئلے کا حجم 37 بٹس تک پہنچا۔ جیسے جیسے مسئلے کا حجم بڑھتا گیا کوانٹم طریقے اور بہترین ممکنہ کلاسیکل طریقے کے درمیان فرق بھی بہت تیزی سے بڑھتا گیا۔نظریاتی طور پر سب سے بڑے مسئلے میں دونوں طریقوں کی کارکردگی کے درمیان فرق تقریباً 137 ارب گنا تک پہنچ سکتا تھا، تاہم یہاں یہ وضاحت ضروری ہے کہ اس کا مطلب یہ نہیں کہ کوانٹینوم کا کوانٹم کمپیوٹر عام طور پر کسی جدید سپر کمپیوٹر سے 137 ارب گنا تیز ہے۔یہ فرق صرف اسی مخصوص ریاضیاتی مسئلے کے حوالے سے ہے جسے تجربے کے لیے تیار کیا گیا تھا۔ عام حساب، انٹرنیٹ، ویڈیو، دفتری کام یا روزمرہ استعمال میں کلاسیکل کمپیوٹر اب بھی کہیں زیادہ عملی ہیں۔
کیا کلاسیکل کمپیوٹرز کا دور ختم ہونے والا ہے؟
اس تجربے کا ہرگز یہ مطلب نہیں کہ اب کلاسیکل کمپیوٹرز غیر ضروری ہو جائیں گے۔آج کا موبائل فون، لیپ ٹاپ، سرور اور سپر کمپیوٹر کروڑوں ایسے کام انتہائی مؤثر انداز میں انجام دیتے ہیں جن کے لیے کوانٹم کمپیوٹر کی ضرورت ہی نہیں۔ کوانٹم کمپیوٹر کا اصل مقصد کلاسیکل کمپیوٹر کی جگہ لینا نہیں بلکہ ایسے مخصوص مسائل حل کرنا ہے جہاں کوانٹم میکینکس کی خصوصیات حقیقی فائدہ فراہم کر سکیں۔مستقبل میں کوانٹم کمپیوٹرز سے دواؤں کی تیاری، نئے مواد کی دریافت، پیچیدہ کیمیائی نظاموں کی نقل، مالیاتی مسائل، بعض قسم کے آپٹیمائزیشن مسائل اور کرپٹوگرافی جیسے شعبوں میں اہم فوائد حاصل ہونے کی امید ہے،تاہم اس منزل تک پہنچنے کے لیے ابھی کئی مشکلات موجود ہیں۔ کوانٹم کیوبٹس بہت حساس ہوتے ہیں اور معمولی ماحولیاتی مداخلت بھی ان میں غلطی پیدا کر سکتی ہے۔ اسی لیے سائنسدان ایرر کریکشن یعنی غلطیوں کی اصلاح اور فالٹ ٹالرنٹ کوانٹم کمپیوٹنگ پر مسلسل کام کر رہے ہیں۔حالیہ تجربے کی اہمیت یہ ہے کہ اس نے یہ دکھایا ہے کہ کوانٹم کمپیوٹر محض ایک نظری تصور نہیں رہا۔ حقیقی ہارڈویئر پر ایک ایسے مسئلے میں کوانٹم مشین نے کلاسیکل طریقوں کی ثابت شدہ حد عبور کی ہے جو خاص طور پر اس مقصد کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا۔یہ ابھی کوانٹم کمپیوٹنگ کا آخری سنگِ میل نہیں بلکہ ایک اہم مرحلہ ہے۔ آنے والے برسوں میں اصل چیلنج یہ ہوگا کہ ایسی کوانٹم برتری کو مزید پیچیدہ اور حقیقی دنیا کے مسائل میں کیسے منتقل کیا جائے۔اگر سائنسدان غلطیوں اور محدود کیوبٹس کے مسائل پر قابو پانے میں کامیاب ہو گئے تو یہ تجربہ مستقبل کی ایک بہت بڑی کمپیوٹنگ انقلاب کی ابتدائی جھلک ثابت ہو سکتا ہے۔
