குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் [Quantum Computing] என்பது குவாண்டம் கோட்பாட்டின் அடிப்படையில் செயல்படும் கணினி அறிவியல். குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் எலக்ட்ரான்கள் அல்லது ஃபோட்டான்கள் போன்ற துணை அணு துகள்களை அடிப்படையாகக்கொண்டு செயல்படுகிறது. Quantum bits அல்லது qubits ஒரே நேரத்தில் ஒன்றுக்கும் மேற்பட்ட நிலைகளில் [0/1] இந்தத் துகள்களை இருக்குமாறு பார்த்துக்கொள்கின்றன.
நாம் நினைத்துப்பார்க்க முடியாத வேகத்தில் கணக்குகளை இந்த குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் தொழில்நுட்பத்தைக் கொண்டு செய்திட முடியும். இதனால் தான் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் உருவாக்கத்தில் பல்வேறு தொழில்நுட்ப நிறுவனங்கள் ஈடுபட்டு வருகின்றன.
இந்தப்பதிவில், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் என்றால் என்ன? அது எப்படி செயல்படும்? அதன் நன்மை தீமைகள் என்ன என்பதை விரிவாக தெரிந்துகொள்ளலாம்.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் பற்றி நீங்கள் தெரிந்துகொள்வதற்கு முன்னதாக தற்போதைய கம்ப்யூட்டர் தொழில்நுட்பம் பற்றி தெரிந்துகொள்வது மிகவும் அவசியம். அப்போதுதான், உங்களால் இரண்டிற்கும் உள்ள வித்தியாசத்தை அறிய முடியும்.
Table Of Content :
முதல் கம்ப்யூட்டர் எப்படி செயல்பட்டது?
கம்ப்யூட்டரில் ட்ரான்ஸிஸ்டர் வருகை
கம்ப்யூட்டர் எப்படி கணக்கீடுகளை செய்கிறது?
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் என்றால் என்ன?
Quantum Computing இல் ஈடுபடும் நிறுவனங்கள்
Advantages of Quantum Computing
முதல் கம்ப்யூட்டர் எப்படி செயல்பட்டது?
1945 ஆம் ஆண்டு செய்து முடிக்கப்பட்ட ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) என்ற கம்ப்யூட்டர் தான் முதல் கம்ப்யூட்டர் என அறியப்படுகிறது. இந்தக் கணினியில் கணக்குகளை மேற்கொள்வதற்கு vacuum tubes ஐ தான் விஞ்ஞானிகள் பயன்படுத்தினார்கள். இதனால், இந்தக் கணினி அதிக எடை கொண்டதாகவும், அதிக இடத்தை ஆக்கிரமிப்பதாகவும் இருந்தது.
ENIAC என்ற கம்ப்யூட்டரின் எடை 30 டன். மேலும், 1800 சதுர அடி அளவுள்ள பரப்பளவு இந்தக் கணினியை வைப்பதற்கு தேவைப்பட்டது. அதேபோல, இந்தக் கணினியை இயக்குவதற்கு அதிக அளவிலான மின்சக்தியும் தேவைப்பட்டது.
இரண்டாம் உலகப்போர் நடந்த காலகட்டங்களில் ராணுவ தேவைகளுக்காக இந்த கம்ப்யூட்டர் உருவாக்கப்பட்டது. அப்போது மிகச்சிறந்த கண்டுபிடிப்புகளில் ஒன்றாக இது பார்க்கப்பட்டது.
கம்ப்யூட்டரில் ட்ரான்ஸிஸ்டர் வருகை
கம்ப்யூட்டரை அளவில் சிறியதாக்கவும் வேகத்தை அதிகப்படுத்தவும் டிரான்சிஸ்டர் அறிமுகம் செய்யப்பட்டது. முதல்முறையாக, 1953 ஆம் ஆண்டு TRADIC (Transistorized Airborne Digital Computer) என்ற கம்ப்யூட்டரில் டிரான்சிஸ்டர் பயன்படுத்தப்பட்டது. முந்தைய கம்ப்யூட்டருடன் ஒப்பிடும் போது அளவில் சிறியதாகவும், ஆற்றலை குறைவாக பயன்படுத்தும் ஒரு கம்ப்யூட்டராக இது இருந்தது. இதற்கு மிக முக்கியமான காரணம், டிரான்சிஸ்டர்.
இன்று நாம் பயன்படுத்தும் கம்ப்யூட்டரில் கூட டிரான்சிஸ்டர் தான் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஆனால், தொழில்நுட்பம் வளர்ச்சி அடைய அடைய ட்ரான்சிஸ்டரின் அளவு என்பது குறைந்து கொண்டே வருகிறது. ஆகவே தான் அளவில் சிறியதான கம்ப்யூட்டரை நம்மால் இப்போது உருவாக்க முடிகிறது. இப்போதுள்ள, டிரான்சிஸ்டர்கள் நானோ மீட்டர் [nm] அளவில் தான் இருக்கின்றன.
குறைந்தபட்சமாக, 14 நேனோமீட்டர் அளவிலான டிரான்சிஸ்டர் பயன்பாட்டில் உள்ளது. இது HIV வைரஸின் அளவை விடவும் 8 மடங்கு சிறியது என்றால் பார்த்துக்கொள்ளுங்கள்.
கம்ப்யூட்டர் எப்படி கணக்கீடுகளை செய்கிறது?
நமது இணையதளத்தில் கணினி எப்படி செயல்படுகிறது என்பது பற்றியும், பல்வேறு கணினி பாகங்களின் செயல்பாடுகள் பற்றியும் விரிவாக பார்த்து இருந்தோம். தவறவிட்டவர்கள் [Computer Basics In Tamil] இங்கே கிளிக் செய்து வாசிக்கலாம்.
நாம் கணினி எப்படி செயல்படுகிறது என அறிந்துகொள்ள முயலும் போது, Memory Unit, Arithmetic Unit, Control Unit இவை எல்லாம் இணைந்து தான் செயல்படுகிறது என படித்து இருப்போம். ஆனால், இது மிகவும் மேலோட்டமான ஒரு பதில். உண்மையிலேயே, கணினி எப்படி செயல்படுகிறது என்பதை இங்கே பார்க்கலாம்.
ஒரு கம்ப்யூட்டர் என்பது அதில் இருக்கும் Computer Chips மூலமாகத்தான் இயங்குகிறது. அந்த Computer Chip ஒவ்வொன்றுக்குள்ளும் பல்வேறு Logic Gates இருக்கும். ஒவ்வொரு Logic Gate உள்ளேயேயும் டிரான்சிஸ்டர்கள் [Transistors] இருக்கும். இந்த டிரான்சிஸ்டர் தான் கணக்கீடுகளை செய்வதற்கு உதவுகின்றன.
மிகவும் எளிமையான செயல்பாட்டினைத்தான் ஒரு டிரான்சிஸ்டர் கொண்டுள்ளது. நீங்கள் படத்தில் பார்க்கின்றபடி, ஒரு டிரான்சிஸ்டர் என்பது சுவிட்ச் போலத்தான் செயல்படும். அதன் வழியாக தகவல் செல்லுவதை அனுமதிப்பது அல்லது தடை ஏற்படுத்துவது தான் அதன் இயல்பான செயல்பாடு. இந்தத் தகவல்கள் bits களால் ஆனது. உதாரணத்திற்கு, 0 மற்றும் 1. இந்த 0 மற்றும் 1 ஐ பல்வேறு விதங்களில் மாற்றி அமைப்பதன் மூலமாக புதிய தகவல்களை குறிப்பிட முடியும்.
நான் மேலே சொன்னது போல Logic Gate களில் டிரான்சிஸ்டர் இருக்கும். உதாரணத்திற்கு, AND Logic Gate இல் இருக்கக்கூடிய டிரான்சிஸ்டர் இரண்டு உள்ளீடும் 1 என இருந்தால் வெளியீடு 1 என வருமாறு செயல்படும். இரண்டில் ஏதேனும் ஒன்று 0 ஆக இருந்தாலும் 0 தான் வெளியீடாக வரும். இப்படி, பல்வேறு Logic Gate கள் இணைந்து தான் பல்வேறு சிக்கலான கணக்குகளை செய்து முடிக்கின்றன.
What is Quantum Computing Technology?
விஞ்ஞானிகள் இன்னும் குறைந்த அளவிலான டிரான்சிஸ்டர்களை உருவாக்கும் ஆய்வுகளில் ஈடுபட்ட போது தான் குவாண்டம் இயற்பியலின் சில விதிகள் அவர்களுக்கு சாதகமாக அமைந்தன. இது ஒட்டுமொத்தமாக அறிவியல் அறிஞர்களின் எண்ணத்தையே மாற்றி அமைப்பதாக இருந்தது. குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் தொழில்நுட்பத்தின் அடிப்படையில் ஒரு குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் உருவாக்கப்பட்டால் நாம் நினைத்துக்கூட பார்க்க முடியாத வேகத்தில் அந்த குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் இயங்கும். அளவில் மிகச்சிறியதாகவும், ஆற்றலை மிகக்குறைவாகவும் பயன்படுத்தி சிக்கலான கணக்கீடுகளை அதனால் வெகு வெகு சுலபமாக செய்துவிட முடியும்.
நாம் இப்போது பயன்படுத்தும் கணினியில் உள்ள bits தான் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஆனால், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டரில் Quantum bits அல்லது qubits பயன்படுத்தப்படும். அதாவது, ஒரு qubit இல் இரண்டு மதிப்பும் அடங்கி இருக்கும். இந்த நிலையைத்தான் Superposition என விஞ்ஞானிகள் அழைக்கிறார்கள்.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் இரண்டு சிறப்பியல்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்டே செயல்படுகிறது.
Superposition
Entanglement
Superposition in quantum computing
ஒரு சாதாரண மாணவரால் அல்லது மனிதரால் குவாண்டம் அறிவியலின் Superposition ஐ கற்பனை செய்து பார்ப்பது என்பது சற்று சவாலான காரியம் தான். அப்படி குழப்பமாக இருப்பவர்களுக்கு எளிதாக புரியும்படி இங்கே பார்க்கலாம்.
நாம் ஒரு அகண்ட வாளியில் உள்ள நீரில் இரண்டு இடங்களில் ஒரே நேரத்தில் கல்லை போடுகிறோம் என வைத்துக்கொள்வோம். அந்த இரண்டு இடங்களையும் மையமாக வைத்து அலைகள் புறப்படும். இரண்டு அலைகளும் ஒன்றோடு ஒன்று மோதும் இடம் தான் அலைகளின் superposition என வைத்துக்கொள்ளுங்கள். அதேபோலத்தான், குவாண்டம் எலக்ட்ரான் மற்றும் போட்டானுக்கு superposition பண்பு இருக்கிறது.
வாளியில் உண்டான அலைகள் தண்ணீரின் இயக்கத்தினால் தான் உருவாகின என்றால் குவாண்டம் அலைகள் கணிதத்தால் [mathematical] உருவாகின்றன. கணிதத்தில் superposition என்பது ஒரு கணக்கிற்கு இரண்டு விடைகள் இருப்பது போலத்தான். ஒரு கணக்கிற்கு இரண்டு விடைகள் இருக்க முடியுமா என நீங்கள் கேட்கலாம்?
x2 = 4 என்ற கணக்கிற்கு -2 அல்லது 2 என்ற இரண்டுமே சரியான விடை தானே.
quantum superposition ஐ நாம் எளிதாக புரிந்துகொள்ள Schrödinger என்ற அறிவியலாளர் ஒரு உதாரணத்தை கூறுகிறார். ஒரு பெட்டிக்குள் ஒரு பூனையை அடைத்து வைத்திருக்கிறோம், அதற்கு உள்ளேயே விஷத்தை வைத்திருக்கிறோம். ஒரு மணி நேரம் கழித்து பூனை உயிரோடு இருக்குமா அல்லது இறந்து இருக்குமா என்பதற்கு என்ன பதிலை உங்களால் கூற முடியும். மிகச்சரியான பதிலை, பெட்டியை திறந்து பார்த்தால் மட்டும் தான் சொல்ல முடியும், சரி தானே.
பெட்டி மூடி இருக்கும் போது, பூனை உயிரோடும் இருக்கலாம் இறந்தும் போயிருக்கலாம் என்ற நிலை தான் superposition.
Entanglement in quantum computing
குவாண்டம் இயக்கவியலில் உள்ள என்டாங்கிள்மென்ட் [entanglement] என்ற அடிப்படை கோட்பாட்டின்படி, என்டாங்கிள்மென்ட் நிலைக்கு கொண்டுசெல்லப்பட்ட Qubits ஐ எவ்வளவு தொலைவில் பிரித்து வைத்தாலும் ஒரு Qubit இன்னொரு Qubit ஐ பொருத்து அதன் நிலையை மாற்றிக்கொள்ளும். என்டாங்கிள்மென்ட் எனும் இந்த கோட்பாடு தான் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் ஒரே நேரத்தில் அதிகப்படியான கணக்குகளை செய்திடும் திறனை வழங்குகிறது.
உதாரணத்திற்கு, A மற்றும் B என்ற இரண்டு Qubit என்டாங்கிள்மென்ட் நிலைக்கு கொண்டுசெல்லப்பட்டுவிட்டன என வைத்துக்கொள்வோம். இப்போது, A என்ற Qubit இன் மதிப்பு |0⟩ என மாறுகிறது எனில் தானாகவே B என்ற Qubit இன் மதிப்பும் |0⟩ என தானாக மாறும்.
Quantum Computing இல் ஈடுபடும் நிறுவனங்கள்
நாம் இன்னும் முழுமையாக Quantum Computing தொழில்நுட்பத்தை அடையவில்லை. ஆனால், அதற்கான கடுமையான முன்னெடுப்புகளை பல்வேறு தொழில்நுட்ப நிறுவனங்கள் செய்து வருகின்றன.
IBM : IBM நிறுவனம் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் உருவாக்கத்தில் முன்னனியில் ஈடுபடும் நிறுவனங்கள் ஒன்று. குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் கண்டுபிடிப்பில் இதன் பங்களிப்பு மிகப்பெரியது. IBM Quantum Experience என்ற பிளாட்பார்ம் உள்ளது. அங்கே, குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் குறித்து பல்வேறு விவரங்களை தெரிந்துகொள்ள முடியும், பயிற்சி செய்தும் பார்க்க முடியும். Qiskit open-source quantum computing software development framework ஐ பயன்படுத்த முடியும்.
Google Quantum AI : கூகுள் நிறுவனமும் கடுமையாக முயற்சித்து வருகிறது. 2019 ஆம் ஆண்டு வாக்கில் summit என்ற அதிவேக கணினியை விடவும் பல ஆயிரம் மடங்கு வேகமாக செயலாற்றும் புது புராசஸரை உருவாக்கி இருப்பதாக கூகுள் அறிவித்தது. இது பற்றி விரிவாக இங்கே படியுங்கள் [Fastest Computer In Earth Tamil]
Microsoft நிறுவனமும் தனது பங்கிற்கு இந்தத்துறையில் கடுமையாக முயற்சி செய்து வருகிறது.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் Qubits ஐ அடிப்படையாகக்கொண்டு செயல்படுகிறது. இதன் வேகம் என்பது அதிகமாக இருக்கிறது. ஆகவே, இதனை பயன்படுத்தும்போது சிறிய தவறுகள் ஏதேனும் நடந்தால் கூட ஒட்டுமொத்த கணக்கே தவறாகிவிடும் என்பது விஞ்ஞானிகள் சொல்லக்கூடிய கருத்து.
Advantages of Quantum Computing
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டரின் வேகம் என்பது நம்மால் கற்பனை கூட செய்ய முடியாத அளவிற்கு இருக்கும். இப்போது இருக்கும் சூப்பர் கம்ப்யூட்டர்கள் பல நூறு ஆண்டுகள் எடுத்துக்கொண்டு செய்திடும் வேலையை சில நிமிடங்களிலேயே குவாண்டம் கம்ப்யூட்டரால் சில நிமிடங்களில் செய்து முடித்துவிட முடியும். ஆகவே தான் இது பல்வேறு துறைகளில் பெரும் புரட்சியை ஏற்படுத்தும் என சொல்லப்படுகிறது.
* அதிக தரவுகளை பயன்படுத்தி முடிவுகளை காண வேண்டி இருக்கும் நிதி சார்ந்த நிறுவனங்களுக்கு இவை பெரிய அளவில் உதவிகரமாக இருக்கும்.
* விண்வெளி ஆராய்ச்சியில் பல்வேறு தரவுகளை ஆராய இப்போது அதிக காலம் பிடிக்கிறது. ஆனால், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் வந்துவிட்டால் வெகு விரைவில் முடிவுகளை பெற முடியும்.
* அதேபோல, ராணுவம் மற்றும் தொழில்நுட்பம் சார்ந்த துறைகளில் இதன் பயன்பாடு மிக அதிகமாக இருக்கும்.
* மருத்துவத்துறையில் DNA ஆய்வுகளில் இதன் பங்களிப்பு அதிகமாக இருக்கும்.
அதே நேரத்தில் சில சவால்களும் பின்னடைவுகளும் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் கண்டுபிடிப்பால் உண்டாகும்.
* உதாரணத்திற்கு, இப்போது உள்ள பாஸ்வேர்டு என்கிரிப்ஷன் மென்பொருள்களை ஹேக் செய்து உண்மையான பாஸ்வேர்டை கண்டறிய வேண்டும் என்றால் இப்போது உள்ள கணினிகளுக்கு சில ஆண்டுகள் ஆகலாம். ஆனால், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் சில நொடிகளில் அல்லது நிமிடங்களில் அதனை கண்டறிந்துவிடும்.
தொழில்நுட்பத்திற்கு இரண்டு பக்கங்கள் உண்டு. ஆனால், நாம் எப்படி அவற்றை பயன்படுத்துகிறோம் என்பதைப் பொறுத்தே அதன் பயன்பாடு இருக்கும்.
Conclusion
Quantum Computing தொழில்நுட்பம் மிகப்பெரிய மாற்றங்களை கொண்டுவர வல்லது. இன்னும் நாம் இதில் தொடர்ச்சியாக முன்னேறிக்கொண்டு தான் இருக்கிறோம். நாம் இன்னும் முழுமையாக Quantum Mechanics பற்றி அறிந்திருக்கவில்லை என்பதையே இது காட்டுகிறது.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர் கண்டுபிடிப்பிற்கான முயற்சிகள் கடுமையாக நடந்துவருகின்றன. நாம் வாழும் இந்த காலகட்டத்தில் சிறந்த தொழில்நுட்பங்கள் என்றால் அதிலே நிச்சயமாக குவாண்டம் கம்ப்யூட்டருக்கு நிச்சயமாக இடம் உண்டு. இதேபோல, இன்னும் பல்வேறு சிறந்த தொழில்நுட்பங்கள் நம்மை சுற்றிலும் இருக்கின்றன. அவை குறித்து தொடர்ச்சியாக இங்கே [Future Technologies Explained In Tamil] எழுத இருக்கிறேன்.
எங்களது பதிவுகளை நீங்கள் தவறாமல் பெற வேண்டும் என்றால் இந்த வாட்ஸ்ஆப் சேனல் லிங்கை கிளிக் செய்து இணைந்துகொள்ளுங்கள்.