அறிவியல் உலகின் பிரமாண்டப் பாய்ச்சல்! - வழக்கமானக் கணினிகளின் எல்லைகளைத் தகர்த்து, உலகை மாற்றப்போகும் குவாண்டம் தொழில்நுட்பம்!

மனிதக் கண்டுபிடிப்புகளின் வரலாற்றில், கணினிகளின் வருகை ஒரு திருப்புமுனையாக அமைந்தது என்றால், தற்போது உருவாகிவரும் குவாண்டம் கணினியானது, அடுத்தப் பிரமாண்டப் பாய்ச்சலுக்கு வித்திடுகிறது. இன்று நாம் பயன்படுத்தும் அதிவேகக் கணினிகளால் கூட, அண்டத்தில் உள்ள மூலக்கூறுகளின் நடத்தை, மிகச்சிக்கலான நிதிச் சந்தைகளின் மாதிரி வடிவங்கள், அல்லது புதிய மருந்துப் பொருட்களைக் கண்டறிதல் போன்றப் பிரச்சனைகளைத் தீர்க்கப் பல மில்லியன் ஆண்டுகள் ஆகலாம். ஏனெனில், அவற்றின் செயலாக்கத் திறனுக்கு ஒரு வரம்பு உள்ளது. இந்த வரையறைகளைத் தகர்க்கும் ஒரே ஆற்றலாகக் குவாண்டம் இயற்பியல் விதிகளைப் பயன்படுத்தும் இந்தக் குவாண்டம் கணினி தொழில்நுட்பம் பார்க்கப்படுகிறது. இது, உலகின் பாதுகாப்பு, அறிவியல் ஆராய்ச்சி மற்றும்ப் பொருளாதாரத் துறைகளில் ஒரு மாபெரும்ப் புரட்சியை ஏற்படுத்தப் போகிறது.

இன்றையக் கணினிகளின் செயல்பாட்டிற்கு அடிப்படை அலகாக இருக்கும் 'துண்மம்' (பிட்), தகவலைப் பூஜ்ஜியம் (0) அல்லது ஒன்று (1) என இரண்டு நிலைகளில் மட்டுமேச் சேமிக்க முடியும். ஆனால், குவாண்டம் கணினியின் மையமான அலகான 'குபிட்' (குவாண்டம் துண்மம்) என்பது, 'ஒன்றின்மீது ஒன்றாக இருத்தல்' (Superposition) என்ற குவாண்டம் இயற்பியல் கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்துகிறது. அதாவது, ஒரு குபிட் என்பது ஒரே நேரத்தில் 0 ஆகவும், 1 ஆகவும் இருக்கக்கூடிய அனைத்துச் சாத்தியக்கூறுகளின் கலவையாகச் செயல்பட முடியும். இதை ஒரு சுழன்று கொண்டிருக்கும் நாணயம் போலக் கருதலாம்; அது தரையில் விழுந்து ஒரு முடிவை அறிவிக்கும் வரை, தலை மற்றும் பூ ஆகிய இரு நிலைகளிலும் அது ஒரே நேரத்தில் இருக்கிறது. இந்தக் குபிட்களைப் பயன்படுத்தும்போது, இருபது குபிட்கள் என்பது இருபது லட்சம் வெவ்வேறு நிலைகளை ஒரே நேரத்தில்ச் செயலாக்கும் திறனைப் பெறுகின்றன. இது வழக்கமானக் கணினியின் வேகத்தை ஒப்பிடுகையில் கற்பனைக்கு அப்பாற்பட்டச் செயலாக்கத் திறன் ஆகும்.

குவாண்டம் கணினியின் அதிகாரத்திற்கான மற்றுமொரு சக்திவாய்ந்த அடிப்படை, 'சிக்கல் பிணைப்பு' ஆகும். சிக்கல் பிணைப்பில் இருக்கும் இரண்டுக் குபிட்கள், எவ்வளவு தொலைவில் இருந்தாலும், ஒன்று மற்றொன்றுடன் உடனடியாகத் தொடர்புடையதாகவே இருக்கும். ஒரு குபிட்டின் நிலை மாற்றப்பட்டால், பிணைப்பில் உள்ள மற்றொன்றின் நிலையும் அதே தருணத்தில் தானாகவே மாறும். இந்த மாயத்தைப் பயன்படுத்தும்போது, குவாண்டம் கணினியால் கணக்கீடுகளை ஒரு நெரிசலான வரிசையில் அல்லாமல், இணையாகவும், ஒரே நேரத்தில்ச் செய்யவும் முடியும். இந்த 'ஒன்றின்மீது ஒன்றாக இருத்தல்' மற்றும் 'சிக்கல் பிணைப்பு' ஆகிய இரண்டும் இணையும்போது, குவாண்டம் கணினியின் ஆற்றல், வெறும்ச் சேர்ப்பு ஆற்றலாக (Additive Power) இல்லாமல், Exponential Power-ஆக மாறுகிறது. இதன் காரணமாகத்தான், பெரியத் தரவுச் சவால்களுக்குத் தீர்வுகளைக் காண்பதில் இது ஒரு திறவுகோலாகப் பார்க்கப்படுகிறது.

குவாண்டம் கணினியின் மிக உடனடியான மற்றும் அச்சுறுத்தலான தாக்கம் ரகசியக் குறியாக்கத் துறையில்தான் ஏற்படவுள்ளது. இன்று இணையப் பாதுகாப்பிற்காகப் பயன்படுத்தப்படும் அனைத்துப் பொதுக் குறியாக்க முறைகளும், பெரிய எண்களின் பகா எண்களைக் (Prime Factors) கண்டறியும் வழக்கமானக் கணினிகளின் கடினத்தன்மையை நம்பியே உள்ளன. ஆனால், குவாண்டம் கணினியின் வேகத்தைப் பயன்படுத்தும் 'ஷோர் அல்காரிதம்' (Shors Algorithm) போன்ற நெறிமுறைகள், இந்தச் சிக்கலை சில நொடிகளில் தீர்க்கும் ஆற்றல் கொண்டவை. இதன் விளைவாக, தற்போதுள்ள அனைத்து இணையப் பாதுகாப்பு அமைப்புகளும், பணப் பரிமாற்ற அமைப்புகளும், அரசாங்கத் தரவுப் பரிமாற்றங்களும் உடைக்கப்படும் அபாயம் உள்ளது. இதற்காக, முன்னணித் தொழில்நுட்ப நிறுவனங்கள், குவாண்டம் கணினியால் உடைக்க முடியாத 'குவாண்டம்-பிந்தையக் குறியாக்கம்' (Post-quantum Cryptography) எனும் புதிய பாதுகாப்புச் செயல்முறைகளை உருவாக்குவதில் இப்போது மும்முரமாக ஈடுபட்டுள்ளன.

ரகசியக் குறியாக்கத்தைத் தாண்டி, குவாண்டம் கணினி பல அறிவியல் துறைகளுக்கும் ஒரு வரப்பிரசாதமாக அமைகிறது. குறிப்பாக, மூலக்கூறு மட்டத்தில் நிகழும் வேதியியல் எதிர்வினைகளைத் துல்லியமாக உருவகப்படுத்திப் பார்க்க (Simulate) முடியும் என்பதால், இது புதிய மருந்து கண்டுபிடிப்பு செயல்முறையை விரைவுபடுத்தும். மேலும், மின்னேற்றப் பேட்டரிகள் மற்றும் மீக்கடத்துத்திறன் கொண்டப் புதிய உலோகக் கலவைகள் போன்றப் புதியப் பொருட்களை உருவாக்குவதற்கும், பங்குச் சந்தை மற்றும் வானிலை போன்றக் கணிக்கக் கடினமானச் சூழல்களில் துல்லியமான மாதிரிகளை உருவாக்கவும் இது பெரிதும் உதவும். இதன்மூலம், விண்வெளி ஆய்வு முதல் பொருளாதாரப் பகுப்பாய்வு வரை, மனித வாழ்க்கையின் அனைத்துப் பிரிவுகளிலும் ஒரு பெரிய முன்னேற்றம் ஏற்படும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

இவ்வளவு ஆற்றல்மிக்கத் தொழில்நுட்பம் என்றாலும், இதை நடைமுறைக்குக் கொண்டு வருவதில் பல சவால்கள் உள்ளன. இந்தக் குபிட்கள் நிலைத்தன்மையுடன் இருக்க, சில வகைச் சூப்பர் கண்டக்டிங் குபிட்களை முழுமையான பூஜ்ஜியத்திற்கு (Absolute Zero) அருகில், அதாவது விண்வெளியில் உள்ளதைவிடக் குளிர்ந்த வெப்பநிலையில் வைத்துப் பராமரிக்க வேண்டும். இதற்குக் குளிர்சாதனப் பெட்டிகள் போன்ற சிக்கலான அமைப்புகள் தேவைப்படுகின்றன. மேலும், இந்தக் குபிட்கள் மிகவும் உணர்திறன் கொண்டவை என்பதால், சுற்றுப்புறச் சத்தம், வெப்பம் அல்லது மற்ற அதிர்வுகளால் அவை உடனடியாகத் தங்கள் குவாண்டம் நிலையை இழந்துவிடுகின்றன. இந்த பிழைத் திருத்தம் (Error Correction) தான் இத்தொழில்நுட்பத்தின் மிகப் பெரிய சவாலாக உள்ளது. முன்னணித் தொழில்நுட்ப நிறுவனங்கள் இந்தச் சவால்களைச் சமாளித்து, எதிர்காலத்தில் குவாண்டம் கணினியை ஒரு நம்பகமான வணிகச் சேவையாக மாற்றுவதற்கு உழைத்து வருகின்றன.

குவாண்டம் கணினி இன்னும் அதன் ஆரம்பக் கட்டத்தில்தான் இருந்தாலும், இதன் ஆற்றல், மனித இனம் எதிர்கொள்ளும் பலத் தீர்க்க முடியாதச் சிக்கல்களுக்குத் தீர்வுகளைக் கொண்டு வந்து, அறிவியலில் ஒரு புதிய சகாப்தத்தைத் தொடங்கப் போகிறது என்பது உறுதி.

உள்ளூர் முதல் உலகம் வரை பரபரப்பான ஹாட் செய்திகளை உடனுக்குடன் அறிய மாலைமுரசு யூடியூப் சேனலை காண இங்கே கிளிக் செய்யவும்.