क्वांटम कॉम्प्यूटर प्रथमच काहीतरी करते, “प्रमाणित खरोखर यादृच्छिक” संख्या तयार करते

जेपी मॉर्गनचेस, क्वांटिन्यूम, अर्गोन नॅशनल लॅबोरेटरी, ओक रिज नॅशनल लॅबोरेटरी आणि ऑस्टिन येथील टेक्सास विद्यापीठातील संशोधकांच्या गटाने क्वांटम संगणनातील एक महत्त्वाचा टप्पा गाठला आहे. निसर्गात प्रकाशित झालेल्या एका नवीन पेपरमध्ये, त्यांनी यादृच्छिक संख्या व्युत्पन्न करण्यासाठी 56-क्विट क्वांटम संगणकाचा कसा वापर केला हे ते वर्णन करतात आणि नंतर ते सिद्ध केले की शक्तिशाली शास्त्रीय सुपर कॉम्प्यूटर वापरुन त्या संख्या खरोखरच यादृच्छिक आहेत. “प्रमाणित यादृच्छिकता” नावाची ही कामगिरी क्रिप्टोग्राफी, गोपनीयता आणि निष्पक्षता यासारख्या क्षेत्रात उपयुक्त ठरू शकते.

प्रमाणित यादृच्छिकता म्हणजे संख्या केवळ अप्रत्याशित नाही तर ताजे तयार आणि गणिताची पडताळणी देखील आहे. शास्त्रीय संगणक हे स्वतःच करू शकत नाहीत. ते सहसा हार्डवेअर यादृच्छिक-क्रमांक जनरेटरवर अवलंबून असतात, ज्यावर छेडछाड केली जाऊ शकते. परंतु या नवीन पद्धतीने, एखाद्याने क्वांटम संगणकात हस्तक्षेप करण्याचा प्रयत्न केला तरीही, ते यादृच्छिकतेचे बनावट बनवू शकणार नाहीत आणि तरीही प्रमाणपत्र पास करू शकणार नाहीत.

प्रोटोकॉलमागील कल्पना प्रथम यूटी ऑस्टिनचे संगणक विज्ञान प्राध्यापक स्कॉट अ‍ॅरॉनसन यांनी प्रस्तावित केले होते. प्रायोगिक टीमला पाठिंबा देण्यासाठी त्यांनी त्यांचे माजी पोस्टडॉक्टोरल संशोधक शिह-हान हंग यांच्याबरोबर काम केले.

अ‍ॅरॉनसन म्हणाले, “जेव्हा मी प्रथम २०१ 2018 मध्ये माझा प्रमाणित यादृच्छिकता प्रोटोकॉल प्रस्तावित केला, तेव्हा मला याची कल्पना नव्हती की मला त्याचे प्रायोगिक प्रात्यक्षिक पाहण्याची किती काळ प्रतीक्षा करावी लागेल,” अ‍ॅरॉनसन म्हणाले. “मूळ प्रोटोकॉलवर आधारित बनविणे आणि वास्तविक क्रिप्टोग्राफिक अनुप्रयोगांसाठी प्रमाणित यादृच्छिक बिट्स व्युत्पन्न करण्यासाठी क्वांटम संगणक वापरण्याच्या दिशेने हे पहिले पाऊल आहे.”

प्रयोग करण्यासाठी, कार्यसंघाने इंटरनेटवर क्वांटिन्यूमच्या सिस्टम मॉडेल एच 2-1 क्वांटम संगणकावर प्रवेश केला. त्यांनी रँडम सर्किट सॅम्पलिंग (आरसीएस) नावाची एक पद्धत वापरली, जी शास्त्रीय संगणकांना अनुकरण करण्यासाठी अत्यंत कठीण आहे. प्रक्रियेमध्ये दोन मुख्य चरण होते. प्रथम, संशोधकांनी क्वांटम कॉम्प्यूटरला यादृच्छिकतेच्या छोट्या बियाण्यापासून तयार केलेल्या चॅलेंज सर्किटची मालिका पाठविली. क्वांटम संगणकास यादृच्छिकपणे अनेक संभाव्य उत्तरांपैकी एक निवडून या आव्हानांचे निराकरण करावे लागले. त्यानंतर, दुसर्‍या चरणात, शास्त्रीय सुपर कॉम्प्यूटरने यादृच्छिकतेची पुष्टी करण्यासाठी परिणाम तपासले.

एन्ट्रोपीच्या 71,313 बिट्सचे प्रमाणित करण्यासाठी टीमने 1.1 × 10⁸ फ्लोटिंग-पॉईंट ऑपरेशन्स प्रति सेकंद (1.1 एक्सफ्लॉप्स) च्या एकत्रित कामगिरीसह अनेक सुपर कॉम्प्यूटरचा वापर केला. याचा अर्थ त्यांनी हे सिद्ध केले की यादृच्छिक बिट्स शास्त्रीय पद्धतींद्वारे तयार केले जाऊ शकत नाहीत, कमीतकमी वास्तववादी परिस्थिती आणि गृहितकांनुसार नाही.

जेपी मॉर्गनचेसचे ग्लोबल टेक्नॉलॉजी अप्लाइड रिसर्चचे प्रमुख मार्को पिस्टोया म्हणाले, “हे काम क्वांटम कंप्यूटिंगमधील एक महत्त्वाचे टप्पे आहे, जे आज शास्त्रीय सुपर कॉम्प्यूटरच्या क्षमतेच्या पलीकडे क्वांटम संगणकाचा वापर करून वास्तविक-जगातील आव्हानाचे निराकरण दर्शविते,”

क्वांटिन्यूमने जून २०२24 मध्ये आपली एच 2 सिस्टम 56 क्विट्समध्ये श्रेणीसुधारित केली होती. कोणत्याही इतर कुठल्याहीशी संपर्क साधण्याची उच्च अचूकता आणि क्षमतेबद्दल धन्यवाद, सिस्टम मागील मशीनपेक्षा आरसीएस अधिक चांगले करण्यास सक्षम होते. अ‍ॅरॉन्सनच्या प्रोटोकॉलसह एकत्रित केलेल्या या अपग्रेडमुळे ब्रेकथ्रू शक्य झाला.

“आज आम्ही एक महत्त्वपूर्ण मैलाचा दगड साजरा करतो जो क्वांटम संगणनास व्यावहारिक, वास्तविक-जगातील अनुप्रयोगांच्या क्षेत्रात दृढपणे आणतो,” क्वांटिनुमचे अध्यक्ष आणि मुख्य कार्यकारी अधिकारी डॉ. राजेब हज्रा म्हणाले.

“ओक रिज नॅशनल लॅबोरेटरी, अर्गोन नॅशनल लॅबोरेटरी आणि लॉरेन्स बर्कले नॅशनल लॅबोरेटरी येथे जागतिक आघाडीच्या अमेरिकेच्या उर्जा संगणकीय सुविधांनी क्वांटम कंप्यूटिंगमधील हे निकाल सक्षम केले,” ओआरएनएल येथील क्वांटम कंप्यूटिंग यूजर प्रोग्रामचे संचालक ट्रॅव्हिस हॅम्बल म्हणाले.

क्वांटम कॉम्प्यूटर्सने सिद्ध केले आहे की ते सिद्धांततः शास्त्रीय गोष्टींपेक्षा जास्त कामगिरी करू शकतात, त्या शक्तीला उपयुक्त काहीतरी बनविणे हे एक आव्हान आहे. हा प्रयोग दर्शवितो की क्वांटम संगणक आता असे काहीतरी व्यावहारिक करू शकतात जे शास्त्रीय संगणक फक्त जुळत नाहीत.

स्रोत: टेक्सास विद्यापीठ, निसर्ग

हा लेख एआयच्या काही मदतीने तयार केला गेला आणि संपादकाने पुनरावलोकन केले. खाली कॉपीराइट कायदा 1976 चा कलम 107ही सामग्री बातम्यांच्या अहवालाच्या उद्देशाने वापरली जाते. वाजवी वापर हा कॉपीराइट कायद्याद्वारे परवानगी आहे जो अन्यथा उल्लंघन करणारा असू शकतो.