संगणक, हा आज आपल्या सगळ्यांच्या जीवनातील परवलीचा शब्द बनलाय. संगणकाच्या इतिहासात डोकावून पाहिलं तर, १९३९ मध्ये डेव्हिड पॅकार्ड आणि बिल हेवलेट यांनी एच.पी. म्हणजेच हेवलेट पॅकार्ड या कंपनीची केलेली स्थापना हा पहिला मैलाचा दगड मानता येईल. १९३९ ते १९४२ च्या दरम्यान लोवा स्टेट विद्यापीठातील प्राध्यापक जॉन व्हिनसेंट आणि त्यांचा विद्यार्थी क्लिफर्ड बेरी यांनी प्रथमतः प्रारूप संगणकाची निर्मिती केली. १९४५ मध्ये हार्वर्ड विद्यापीठातील भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक हॉवर्ड आइकेन यांच्या कल्पनेवर आधारित मार्क-वन या गणकयंत्राची निर्मिती आयबीएम कंपनीने केली.
अणुविद्युत-यांत्रिक प्रकारच्या, साधारणतः एका खोली एवढ्या आकाराच्या, ५० फूट कॅमशाफ्ट असलेल्या या यंत्रात ३५०० रिले - प्रकारच्या कळींचा उपयोग करण्यात आला होता. मँचेस्टर विद्यापीठातील संशोधक फ्रेडरिक विलियम्स आणि त्यांच्या चमूने १९४८ साली लघुस्तरावर प्रायोगिक यंत्र "मँचेस्टर बेबी" ची निर्मिती केली. ही निर्मिती प्रामुख्याने नवीन स्मृती तंत्रज्ञानाची चाचणी करण्यासाठी केली गेली होती, नंतर ज्याला ‘विलियम्स ट्यूब’ असे संबोधले गेले. या प्रयत्नातून इतिहासात सर्वात प्रथम संगणकासाठी वेगवान अणुविद्युत या दृच्छिक - पोच स्मृती यंत्रणा (Random Access Memory) अस्तित्वात आली. १९४८ मध्ये २१ जूनला पहिल्यांदा १७ अनुवेशाची (Instructions) संगणक आज्ञावली (Computer Program) लिहिली गेली, हीच खरी अंकात्मक युगाची सुरुवात होती.
पेनिसिल्वेनिया विद्यापीठात १९४८ मध्ये जॉन मॅकली यांनी पहिल्या सारभूत संगणकाची निर्मिती केली. ENIAC (इलेक्ट्रिकल, न्यूमेरिकेल, इंटिग्रेटर अँड कॅलक्यूलेटर) हे पूर्णतः अणुविद्युत रचनेवर आधारित होते आणि त्यात अठराशेपेक्षा जास्त निर्वात नळ्यांचा उपयोग करण्यात आला होता. या संगणकाचा वेग आधीच्या यंत्रापेक्षा एक हजार पटीने जास्त होता आणि त्याचे वजन ३० टन एवढे होते.
फेरांटी मार्क-वन हा १९५१ साली ब्रिटनमधला पहिला व्यावसायिकदृष्ट्या उपलब्ध संगणक ठरला. इंटेलचा मायक्रोप्रोसेसर - १९७३, सन मिक्रोसिस्टम्स ची स्थापना - १९८२, इंटेल ८०४८६ मायक्रोप्रोसेसर - १९८९, इंटेल पेन्टियम प्रोसेसर - १९९३ हे काही पुढील काळातील महत्वाचे टप्पे मानता येतील. आजपर्यंत आपण वेगवेगळ्या प्रकारचे आणि क्षमतेचे संगणक विकसित केले आणि वापरले. काही विशिष्ट कामांसाठी महासंगणकही अस्तित्वात आला. पण मानवाला लागलेले वेगाचे वेड त्याला स्वस्थ बसू देत नाहीये. आता सगळ्या जगाला वेध लागलेत ते क्वांटम संगणकाचे.
प्रमाण संगणकीय (क्वांटम कॉम्प्युटिंग) हे तंत्रज्ञान क्वांटम सिद्धांतावर आधारित असून, ज्यात भौतिकसाहित्य आणि ऊर्जा यांचा आण्विक आणि उपआण्विक स्तरावरील वर्तुणकीचा अभ्यास केला जातो. प्रचलित संगणक एक आणि शून्य या दोन बिट्सचा वापर करून माहिती प्रक्रीयण आणि रूपांतरण करतात. यात एक मोठी मर्यादा येते, कारण हे बिट्स एकावेळी एकच स्थिती (एक वा शून्य) धारण करू शकतात. ह्याउलट, क्वांटम कॉम्प्युटिंग तंत्रज्ञान क्वांटम बिट्स वा क्युबिट्स वर आधारित असून, क्युबिट्स एकाचवेळी एकापेक्षा अधिक स्थिती (एक आणि शून्य एकाच वेळी) धारण करू शकतात, ही वर्तणूक इलेक्ट्रॉन वा फोटॉन यांच्या एकाचवेळी अनेक स्थिती धारण करण्याचा अद्वितीय क्षमतेपासून प्रेरित आहे.
क्वांटम कॉम्प्युटिंग अधिरोपण (सुपरपोसिशन) आणि गुंतागुंत (एनटॅंगलमेन्ट) या क्वांटम स्थितीच्या सामूहिक शक्यतांचे समुपयोजन करून संगणन करते. एका स्थितीचे दुसऱ्या स्थितीवर अधिरोपण, बिट्सच्या एकावेळी एकच स्थिती धारण करण्याची मर्यादा दूर करते. अनेक क्युबिटसच्या एकत्र स्थितीचे वर्णन आणि त्यांच्यातील परस्पर संबंधाचा अभ्यास करणे महत्वाचे आहे, जशी जशी क्युबिटसची संख्या वाढत जाते तशी तशी परस्पर संबंधात घातांकीय अभिवृद्धी होते आणि ह्यातील गुंतागुंतही वाढते. संशोधकांना क्युबिटसच्या जोड्या बनविण्यात यश आले आहे, ज्यातील दोन्ही क्युबिटस एकाच क्वांटम स्थितीत (एनटॅंगलमेन्ट) असतात. जोडीतील एका क्युबिटसच्या स्थिती बदलाने, दुसऱ्या क्युबिटसची स्थितीच्या त्वरित बदलाचा अंदाज बांधता येतो. दोन्ही क्युबिटस परस्परांपासून अगदी दूर अंतरावर असले तरीही हे अनुभवता येते. हे (एनटॅंगलमेन्ट) नेमके कशामुळे होते ह्याचा अजून शोध लागला नाही, म्हणूनच आइनस्टाइनने ह्याला दूर अंतरावरील भीतीदायक क्रिया (स्पुकी ऍक्शन) असे संबोधले आहे, पण हीच खरी क्वांटम कॉम्पुटिंग ची ताकत आहे. क्वांटम संगणक ह्या क्युबिटस च्या गुंतागुंतीचा उपयोग करून त्यांची साखळी निर्माण करतात, ज्यातून क्वांटम संगणनाची जादू घडते.
जगातला आतापर्यंतचा सर्वात वेगवान क्वांटम संगणक बनविल्याचा दावा चीनने २०२० मध्ये केला आहे. हेफेई येथील विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विद्यापीठातील प्राध्यापकांच्या एका चमूने बनविलेला जिऊझांग हा क्वांटम संगणक, अस्तित्वातील महासंगणकांपेक्षा शंभर ट्रिलिअन (एकावर बारा श्यून्य) पटीने वेगाने संगणन करू शकतो. त्या अगोदर २०२० मध्ये गुगलला क्वान्टम वर्चस्व असलेला सिक्यामोर हा संगणक बनविण्यात यश आले आहे. कॅलिफोर्निया विद्यापीठातील प्रायोगिक भौतिकशास्त्रज्ञ जॉन मार्टिनीस यांच्या नेतृत्वाखाली बनविण्यात आलेल्या ह्या संगणकाने काही क्लिष्ट संगणन दोनशे सेकंदात पूर्ण केले ज्याला महासंगणकाला दहा हजार वर्षे लागले असते. ह्याबद्दल सविस्तर संशोधन नेचर या नियतकालिकात प्रसिद्ध झाले आहे. आय.बी.एम. ने क्वांटम संगणकाची कामगिरी मोजण्यासाठी क्वांटम घनफळ हे एकक प्रस्तावित केले आहे. जितके जास्त घनफळ तितकी क्लिष्ट संगणन करण्याची क्षमता. क्युबिटसची संख्या, त्यांचे आंतरसंबंध आणि त्रुटी ह्यावर क्वांटम घनफळ आधारित आहे. हनिवेल क्वांटम सोल्युशन्सने मार्च २०२१ मध्ये त्यांच्या सिस्टीम मॉडेल एच - वन क्वांटम संगणकात ५१२ क्वांटम घनफळ ही सर्वात जास्त क्षमता साध्य केली आहे.
सद्यस्थितीत हे क्वांटम संगणक काही विशिष्ट क्लिष्ट संगणनासाठी सज्ज आहेत, पण भविष्यातील संशोधनाने सगळ्या क्रियांसाठी ते उपलब्ध होतील आणि संगणन प्रक्रियेचा चेहरा मोहरा बदलून जाईल. २०२५ पर्यंत क्वांटम संगणकाचा जागतिक बाजार ९५० मिलियन डॉलर्स इतका होईल असा अंदाज आहे, त्यामुळे साहजिकच ज्या देशांजवळ हे तंत्रज्ञान असेल ते सामरिक आणि आर्थिक आघाडीवर इतरांवर कुरघोडी करतील. अमेरिका, चीन आणि फ्रान्स हे देश क्वांटम संशोधनात आजच्या घडीला आघाडीवर आहेत. २०२० च्या अर्थसंकल्पात केंद्र सरकारने क्वांटम तंत्रज्ञानासाठी राष्ट्रीय मिशन मानून आठ हजार करोड निधी प्रस्तावित केला. सद्यस्थितीला भारतात आय.बी.एम.-इंडिया, विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विभाग हे संशोधनात आघाडीवर आहेत. बोसॉनक्यू, क्युलॅब.एआय, क्यूआरडी लॅब हे नवंउद्योगही काम करत आहेत. नुकतेच पुण्याचा इंडियन इन्स्टिटयूट ऑफ सायन्स एज्युकेशन अँड रिसर्च इथे आय-हब क्वांटम टेकनॉलॉजिक फौंडेशन सुविधा उभारण्यात आली आहे, यात तेरा संशीधन गट कार्यरत असतील आणि क्वांटम तंत्रज्ञानावर संशोधन करतील. क्वांटम संगणक विकसित करण्यासाठी आपण योग्य ती पावले उचलली असली तरीही, भारताला अजून बराच पल्ला गाठायचा आहे.
- डॉ. गणेश काकांडीकर saptrang@esakal.com
(लेखक पुण्यातील ‘डॉ. विश्वनाथ कराड एम.आय.टी. विश्वशांती विद्यापीठ’ येथे यंत्र अभियांत्रिकीचे प्राध्यापक असून संगणक आधारित रचना, निर्मिती आणि अभियांत्रिकीचे संशोधक आहेत.)
सकाळ+ चे सदस्य व्हा
ब्रेक घ्या, डोकं चालवा, कोडे सोडवा!
Read latest Marathi news, Watch Live Streaming on Esakal and Maharashtra News. Breaking news from India, Pune, Mumbai. Get the Politics, Entertainment, Sports, Lifestyle, Jobs, and Education updates. And Live taja batmya on Esakal Mobile App. Download the Esakal Marathi news Channel app for Android and IOS.