‘दिसतं तसं नसतं’ ही म्हण ऐकत आपण लहानाचे मोठे झालो. काही शास्त्रज्ञांनी तिला जास्तच मनावर घेतले. आपण जे जग पाहतो तसेच आपल्या आजूबाजूला असणाऱ्या मुंगीसाठी असेल का? कदाचित आपले जमिनीवर पडलेले पेन, रबर किंवा एखादी वस्तू तिला डोंगरासारखी वाटत असेल. आणखी सूक्ष्म पातळीला गेल्यास जिवाणू, विषाणू वगैरे यांचे जग वेगळेच असेल! त्यांच्या दुनियेतील डोंगर, रस्ते, मैदाने यांची संकल्पना वेगळीच असेल. ज्या पातळीवरून आपण जगाकडे पाहतो, तसे आपल्याला जगाचे आकलन होत असते. पारंपरिक भौतिकशास्त्र (क्लासिकल फिजिक्स) मानवाच्या दृष्टीतून जगाकडे पाहते; तर पुंजभौतिकी (क्वांटम फिजिक्स) पदार्थाच्या मूलभूत स्तरावर, आण्वीय तसेच उपाण्वीय (सब-अटॉमिक) पातळीवर भौतिकशास्त्राकडे पाहते. अणूचेही प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन, क्वार्ट्झ आदी उपकण विविध प्रकारे अखंडपणे गतिशील असतात. त्यामुळे त्या सूक्ष्म अवकाशामध्ये त्या कणाची नेमकी स्थिती आणि स्थान सांगणे अवघड होते. मात्र एका ठरावीक पट्ट्यामध्ये त्याच्या स्थळ-काळाचा अंदाज बांधणे शक्य होते. म्हणजे समजा तुम्ही एखाद्या टेबलावर बोटांमध्ये पकडून नाणे फिरविले, त्या वेळी त्याची छापा की काटा ही अवस्था सांगणे अवघड होईल. मात्र छापा-काटा, छापा-छापा, काटा-छापा आणि काटा-काटा या चार अवस्था एकाचवेळी अस्तित्वात असतात.
या परिस्थितीला सुपरइम्पोझिशन असे म्हटले जाते. आपली सद्याकालीन संगणन व्यवस्था अंकीय (डिजिटल) व्यवस्थेमध्ये काम करते. ज्यामध्ये बिट्स नावाचे युनिट्स ० किंवा १ यापैकी एक मूल्य ग्रहण करून काम करतात. अशा चार बिट्सचा संच विचारात घेतला तर २४ म्हणजेच १६ संभाव्यता तयार होतात. डिजिटल यंत्रणा यापैकी एकावेळी एका संभाव्यतेवर (प्रोबेबिलिटी) काम करते. क्वांटम कंप्युटर्स क्यूबिटच्या संकल्पनेवर काम करतात. ‘डिजिटल लॉजिक गेट’ काही सोप्या संचातून इनपुट घेऊन एक ठरावीक परिणाम देते; तर ‘क्वांटम गेट’ इनपुटशी छेडछाड करून सुपरिम्पोझिशनच्या साहाय्याने दुसऱ्या इम्पोझिशनचा संच परिणामांच्या स्वरूपात देते. हे ‘एन्टँगलमेंट’चे उदाहरण! मर्यादेमधील कोणतेही मूल्य धारण करण्याच्या क्षमतेमुळे क्वांटम यंत्रणा सर्व (उदा.- फिरणाऱ्या नाण्याच्या सर्व १६) संभाव्यतांवर एकाचवेळी काम करायला सुरुवात करते. यांपैकी एका संभाव्यतेमध्ये झालेला बदल इतर कोणत्याही संभाव्यतेच्या आउटपुटला प्रभावित करू शकतो. केवळ २० बिट्सच्या सुपरइम्पोझिशन आणि एन्टँगलमेंटमुळे सुमारे २२० म्हणजेच सुमारे एक दशलक्ष संभाव्यता तयार होतात. या शक्तीमुळे क्वांटम संगणकांचा वेग प्रचंड प्रमाणात वाढतो. गूगलच्या एका प्रयोगानुसार एक विशिष्ट आकडेमोड करायला साधारण संगणकाला ४७ वर्षे लागणार असतील तर तीच आकडेमोड क्वांटम संगणक केवळ काही सेकंदांत करेल. या प्रचंड वेगामुळे आजचे आधुनिक समजले जाणारे तंत्रज्ञान येणाऱ्या काळात मागास ठरण्याची शक्यता आहे. या सुपरइम्पोझिशन आणि एन्टँगलमेंटच्या जंजाळातून विशिष्ट कौशल्यांच्या बळावर संभाव्यता कमी करून अपेक्षित उत्तर मिळविणे हा पुंज संगणकाचा- क्वांटम कम्प्युटिंगचा- उद्देश आहे.
समजण्यासाठी थोडे अवघड आहे ना? नोबेल पारितोषिक मिळाल्यानंतर पुंजभौतिकी (क्वांटम फिजिक्स) शास्त्रज्ञ रिचर्ड फाइनमन म्हणाले होते, ‘‘जर तुम्हाला वाटत असेल की तुम्हाला पुंजभौतिकी समजते, तर नक्कीच तुम्हाला पुंजभौतिकी समजत नाही’’. नोबेल मानकऱ्याची ही अवस्था! त्यामुळे विषय थोडासा किचकट नक्कीच आहे. या लेखात पुंज संगणन, त्याची उपयुक्तता, त्याचे व्यवस्था आणि राजकारणावर होणारे परिणाम यांचा संक्षिप्त आढावा घेऊ.
क्वांटमचे उपयोजन
‘पुंज संगणक’ अद्याप प्रायोगिक तत्त्वावर आणि मोठ्या प्रमाणावर सैद्धांतिक पातळीवर आहेत. सध्या सायबर सुरक्षेसाठी ‘आरएसए’ आणि ‘एलिप्टिक कर्व्ह क्रिप्टोग्राफी’ ही मानके जागतिक संवाद, आर्थिक व्यवहार आणि लष्करी कार्यांना सुरक्षित ठेवण्यासाठी वापरली जातात. ज्या दिवशी हे संगणक आपल्या प्रचंड आकडेमोडीच्या क्षमतेमुळे सध्याच्या एन्क्रिप्शन व्यवस्थेची उकल करायला सुरुवात करतील त्या दिवशी सायबर यंत्रणा कुचकामी ठरेल. तज्ज्ञांच्या भाषेत या भविष्यातील दिवसाला ‘क्यू-डे’ असे संबोधले जाते. आज ना उद्या सध्याची यंत्रणा कुचकामी ठरणारच. ज्याच्याकडे हे तंत्रज्ञान असेल तो इतरांच्या गुप्त माहितीची सहजपणे उकल करू शकतो. साहजिकच अनेक राष्ट्र आणि खासगी कंपन्या सध्या उपलब्ध असलेली एन्क्रिप्टेड माहिती आपल्याकडे साठवून ठेवत आहेत. जेणेकरून, जेव्हा हे तंत्रज्ञान अस्तित्वात येईल तेव्हा त्यातील गुपिते हस्तगत करता येतील. म्हणजेच आज लष्करी माहितीपासून खासगी व्यवहारापर्यंत जी आपण टॉप सीक्रेट वगैरे म्हणतो ती उलगडणे फक्त एक शोधाच्या वास्तवात अवतरण्यावर अवलंबून आहे.
क्वांटम वर्चस्वासाठी स्पर्धा ही मूलत: भविष्यातील राष्ट्रीय सुरक्षा आणि आर्थिक सत्तेची किल्ली आहे. जगभरातील सरकारे क्वांटम संशोधनात अब्जावधी डॉलर्सची गुंतवणूक करत आहेत. चीन अंदाजे १०-१५ अब्ज डॉलर्सच्या गुंतवणुकीसह प्रथम, तर अमेरिका ‘नॅशनल क्वांटम इनिशिएटिव्ह अॅक्ट’ अंतर्गत १.८ अब्ज डॉलर्ससह दुसऱ्या स्थानावर आहे. या स्पर्धेचे गांभीर्य दाखवणारी एक विशेष बाब म्हणजे, चीनने ‘५०-बिट आरएसए एन्क्रिप्शन’ भेदण्यात यश मिळवून क्वांटम क्रिप्टो-विश्लेषणातील प्रगतीचे प्रदर्शन केले आहे. क्वांटम तंत्रज्ञानाचे भूराजकीय परिणाम इतके महत्त्वाचे आहेत की, ‘मूडीज’ या प्रसिद्ध अर्थविश्लेषक संस्थेच्या म्हणण्यानुसार, ज्याप्रकारे जगाचा इतिहास अण्वस्त्रांच्या शोधानंतर बदलला त्याचप्रकारे क्वांटम तंत्रज्ञानाची भूमिका असणार आहे.
क्वांटम प्रणालीमुळे गुप्तचर मोहिमा आणि विश्लेषण यांमध्ये आमूलाग्र बदल होणार आहेत. लष्करी कार्यांमध्ये, क्वांटम अल्गोरिदम्सने रसद, मोहिमेचे नियोजन आणि परिस्थितीचे सिम्युलेशन यांमध्ये मूलभूत बदल घडून येऊ शकतात, ज्यामुळे अभूतपूर्व कार्यक्षमता आणि सामरिक दूरदृष्टी मिळेल. क्वांटम तंत्रज्ञान उपग्रह संप्रेषण सुरक्षा मजबूत करण्यासाठी आणि अंतराळ-आधारित संरक्षण प्रणाली सुधारण्यासाठीही सक्षम आहे. त्यासाठी महत्त्वाची सामग्री असलेल्या ग्रॅफीनच्या उत्पादनात चीनचे वर्चस्व आहे. त्यामुळे लेझरचे उष्णता व्यवस्थापन आणि उपग्रहांची प्रणोदन (प्रोपल्शन) प्रणाली सुधारण्यात तो वरचढ ठरून अमेरिकेच्या अंतराळ वर्चस्वाला धोका निर्माण होऊ शकतो.
आजच्या मोठ्या मशीन-लर्निंग मॉडेल्सना डिजिटल संगणकांवर प्रशिक्षण देण्यासाठी अनेक महिने लागतात. ‘ओपन एआय’च्या जीपीटी-३ मॉडेलमध्ये १७५ अब्ज मापदंड (पॅरामीटर्स) आहेत. प्रचंड प्रमाणात ‘एआय’चा वापर वाढत असल्याने जेव्हा ही मॉडेल्स ट्रिलियन मापदंडांपर्यंत वाढतील तेव्हा आजच्या ‘मंद’ एआयला ‘हुशार’ बनवण्यासाठी प्रशिक्षणकाळही प्रचंड प्रमाणात वाढेल. क्वांटम संगणक कमी ऊर्जा आणि जागा वापरून ही प्रक्रिया मोठ्या प्रमाणात वेगवान करू शकतात.
phanasepankaj@gmail.com
