क्वांटम संगणकाची अद्भुत दुनिया

467

>> अतुल कहाते 

भौतिक शास्त्रामधले ‘क्वांटम फिजिक्स’, ‘क्वांटम मेकॅनिक्स’ यांच्यासारखे विषय क्वांटम संगणकांच्या मुळाशी आहेत. रिचर्ड फेनमन या जगविख्यात भौतिक शास्त्रज्ञानं हे विषय कुणाला कळले तर आपल्याला खूपच आश्चर्य वाटेल अशा अर्थाचं एक विनोदी विधान केलं होतं. म्हणूनच आज क्वांटम संगणक बहुतेक जणांना दुर्बोध वाटतात यात नवल नाही! हे संगणक मात्र लवकरच सगळीकडे धुमाकूळ घालताना दिसतील अशी भाकितं आता तज्ञ करायला लागले आहेत हे नक्की.

समजा आपल्याकडे छोटय़ा आकाराच्या दिव्यांच्या भरपूर माळा आहेत. या माळा आपण एका खोलीत पसरवून ठेवल्या आहेत असं समजू. या दिव्यांपैकी काही दिवे सुरू झाले, तर काही दिवे बंदच आहेत असं आता समजू. अशा परिस्थितीत एकंदर किती दिवे सुरू आहेत आणि किती दिवे बंद आहेत हे आपण कसं मोजणार? अर्थातच आपल्याला दिव्यांच्या पहिल्या माळेकडे बघावं लागेल. त्यामधला प्रत्येक दिवा सुरू आहे की बंद आहे हे आपल्याला तपासावं लागेल. त्यानुसार आपण सुरू आणि बंद दिव्यांच्या संख्येमध्ये भर टाकत जाऊ. सगळ्यात शेवटी आपण सुरू असलेले दिवे आणि बंद असलेले दिवे यांची प्रत्येकी संख्या किती हे सांगू शकतो.

आता हेच उदाहरण जरा बदलून विचारात घेऊ. समजा आपल्याकडे छोटय़ाच नव्हे, तर अतिसूक्ष्म दिव्यांच्या खूपच जास्त माळा आहेत. या दिव्यांमधले काही दिवे सुरू झाले आणि काही दिवे बंदच राहिले. वरच्या उदाहरणापेक्षा आता दिव्यांची संख्या कैक पटींनी जास्त असेल, कदाचित लाख पटींनीही जास्त असेल. आता आपल्याला किती दिवे सुरू आहेत आणि किती दिवे बंद आहेत हे मोजायचं आहे. हे काम अत्यंत कष्टदायी असल्यामुळे आपण समजा प्रत्यक्षात प्रत्येक दिव्याकडे बघून तो सुरू आहे की बंद आहे हे ठरवण्यापेक्षा सगळ्याच दिव्यांकडे एकदम नजर टाकून एका झटक्यात सुरू असलेल्या दिव्यांची एकूण संख्या आणि बंद असलेल्या दिव्यांची एकूण संख्या एका क्षणात सांगू शकलो तर?

पहिलं उदाहरण आपल्या सध्याच्या, म्हणजेच नेहमीच्या संगणकांसारखं आहे. म्हणजेच आपल्या सध्याच्या संगणकांचं कामकाज त्या उदाहरणाच्या धर्तीवर चालतं. दुसरं उदाहरण आता येऊ घातलेल्या ‘क्वांटम कॉम्प्युटर’ म्हणून ओळखल्या जाणाऱया संगणकांच्या कामकाजासारखं आहे. साहजिकच क्वांटम प्रकारच्या संगणकांची माहिती साठवून ठेवण्याची क्षमता सध्याच्या संगणकांपेक्षा खूपच जास्त तर असेलच; पण शिवाय त्या माहितीचा अर्थ लावणं, त्या माहितीचं विश्लेषण करणं आणि त्यातून आपल्याला उपयुक्त असणारे निष्कर्ष काढून देणं ही कामंसुद्धा क्वांटम संगणक थक्क करून सोडणाऱया वेगानं करू शकतील. याचा उपयोग नक्की कुठे आणि कसा होऊ शकतो?

आपण माहिती सुरक्षित ठेवण्यासाठी संगणकीय ‘च’ची भाषा वापरतो. म्हणजेच आपला मूळ संदेश आपण संगणकाचं तंत्रज्ञान वापरून गूढ भाषेत बदलून टाकतो. साहजिकच गूढ भाषेमधला हा संदेश बघून कुणालाच त्याचा बोध होत नाही. हल्लेखोरही आपल्या गूढ संदेशाला भेदून त्यापासून मूळ संदेश मिळवू शकत नाही. फक्त ज्या माणसाला हा गूढ संदेश पाठवायचा असेल त्या माणसालाच या गूढ संदेशापासून आपला मूळ संदेश मिळू शकतो. हे कसं शक्य होतं? त्यासाठी आपण हा संदेश पाठवण्याआधी मूळ संदेशाचं रूपांतर ‘च’च्या भाषेत करण्यासाठी त्यावर काही प्रक्रिया करून त्याबरोबर एक भलामोठा अंक वापरलेला असतो. या अंकाला ‘की’ म्हणतात. हा अंक फक्त आपल्याला आणि आपण ज्या माणसाला हा संदेश पाठवलेला आहे अशा दोघांनाच माहीत असला की झालं! आपण मूळ संदेशाचं रूपांतर गूढ भाषेतल्या संदेशामध्ये करण्यासाठी हा अंक वापरायचा. त्यामुळे आपला संदेश गूढ भाषेत बदलला जातो. आता हा गूढ भाषेतला संदेश आपण पलीकडे पाठवून द्यायचा. ज्या माणसाला आपण हा गूढ भाषेतला संदेश पाठवलेला असेल त्याला आणि फक्त त्यालाच हा अंक माहीत असल्यामुळे फक्त तो आणि तोच माणूस हा अंक वापरून आपला गूढ भाषेतला  संदेश पुन्हा मूळ स्वरूपात आणू शकतो. इतर कुणाच्याही हाती हा गूढ संदेश लागला तरी त्या माणसाला आपला अंक माहीत नसल्यामुळे तो त्या गूढ संदेशाचं रूपांतर मूळ संदेशात करू शकत नाही.

अशा प्रसंगी काही लोक ईरेला पेटून गूढ संदेशापासून मूळ संदेश मिळवायचाच अशी जिद्द मनाशी बाळगतात. त्यासाठी ते काय करतात? अर्थातच आपला मूळ संदेश गूढ भाषेत बदलण्यासाठी आपण कुठला तरी अंक वापरलेला आहे हे त्यांना माहीत असतं. तो अंक नेमका कुठला हे माहीत नसल्यामुळे ते गूढ अंकावर 0 या अंकाची प्रक्रिया करून बघतात. त्यातून मूळ संदेश हाती लागला नाही तर ते लोक पुढचा अंक, म्हणजे 1 वापरून बघतात. त्यानंही काम झालं नाही तर ते त्याच्या पुढचा, म्हणजे 2 हा अंक वापरून बघतात. असं करत करत जोपर्यंत आपण आपला संदेश गूढ भाषेत बदलण्यासाठी वापरलेला अंक आणि हे लोक वापरून बघत असलेला अंक जुळत नाही तोपर्यंत ते आपलं काम करत राहतात. कधी ना कधीतरी त्यांना योग्य तो अंक मिळणारच असतो. असं असताना आपला गूढ संदेश आता गूढ कसा राहणार? हे लोक कधी ना कधी तरी योग्य अंक मिळवून आपला गूढ संदेश फोडणार नाहीत का?

वर केलेलं वर्णन तांत्रिकदृष्टय़ा अगदी अचूक असलं तरी त्यामधला एक महत्त्वाचा मुद्दा अशा प्रकारे योग्य अंक हुडकण्यासाठी लागणाऱया वेळेचा असतो. अगदी ताकदीचे संगणक वापरूनसुद्धा जुळेल असा अंक अचूकपणे सापडण्यासाठी काही लाख वर्षे लागू शकतात! म्हणजेच असे प्रयत्न करणाऱया लोकांच्या पिढय़ाच नव्हेत, तर अख्खी जीवसृष्टीसुद्धा तोपर्यंत संपुष्टात येऊ शकेल!

आता याऐवजी आपण अचूक अंक शोधून काढण्यासाठीच्या कोटय़वधी शक्यता एकामागून एक तपासत बसण्याऐवजी एका झटक्यात त्या तपासून त्यामधली कुठली शक्यता योग्य आहे हे आपल्याला समजू शकलं तर? अर्थातच जगभरात माहिती सुरक्षित ठेवण्यासाठी इंटरनेटवर वापरलं जात असलेलं तंत्रज्ञान एकाएकी असुरक्षित होईल. कुणीही काहीही ‘हॅक’ करू शकेल, तेही काही सेकंदांत! क्वांटम संगणकांमुळे हे शक्य होईल असं मानलं जातं. या लेखाच्या सुरुवातीला दिलेल्या दोन उदाहरणांमधला फरक जर आपल्या लक्षात आला असेल तर क्वांटम संगणकांमुळे हे का शक्य होईल हेसुद्धा आपल्या लक्षात येईल.

क्वांटम संगणकांचा वापर
क्वांटम संगणकांचा वापर नक्की कुठे होऊ शकेल? ज्या ठिकाणी असंख्य शक्यता पडताळून त्यापैकी नेमकं कोणतं उत्तर बरोबर आहे हे शक्य तितक्या वेगानं शोधायचं असतं आणि त्यानुसार निर्णय घ्यायचे असतात अशा कामांमध्ये हे संगणक अत्यंत उपयुक्त ठरू शकतात. सर्वसामान्य प्रकारची कामं करण्यासाठी मात्र क्वांटम संगणकांची गरज भासणार नाही. त्यासाठी सध्याचे संगणक पुरेसे असतात. म्हणजेच समजा एखादा माणूस गुगलच्या सर्च इंजिननं दाखवलेल्या अनेक निकालांपैकी सगळ्यात अचूक निकाल कोणता हे शोधायच्या प्रयत्नात असेल तर त्याला क्वांटम संगणक उपयुक्त ठरेल; पण जो माणूस स्वतः असे सगळे निकाल सावकाशीनं तपासून आपलं पुढचं काम ठरवणार असेल त्याला याचा काही उपयोग होणार नाही. शेअर बाजारात अनेक उपलब्ध संधींपैकी सगळ्यात योग्य संधी क्वांटम संगणक शोधून देईल. याहून गंभीर प्रकारची कामं म्हणजे क्वांटम संगणक एका झटक्यात अवकाशात यान झेपावत असताना सोडवल्या जात असलेल्या कोटय़वधी समीकरणांमधून योग्य निष्कर्ष संबंधित यंत्रणेला काढून देईल, रुग्णावर यंत्रमानवी शस्त्रक्रिया सुरू असताना कृत्रिम बुद्धिमत्तेच्या मदतीनं पुढे काय करायचं याचं उत्तर देईल, चालकविरहित गाडीला सातत्यानं पुढे काय करायचं याविषयी सांगू शकेल, आजवर न सुटलेली गूढ गणितं आणि प्रमेयं सोडवून देईल वगैरे.

(लेखक आयटीतज्ञ आहेत)

[email protected]

आपली प्रतिक्रिया द्या