সান্তা বারবারা, ক্যালিফোর্নিয়া থেকে চীনের হেফেই পর্যন্ত, বিজ্ঞানীরা একটি নতুন ধরনের কম্পিউটার তৈরি করছেন যা আজকের মেশিনগুলিকে খেলনার মতো দেখাবে।
কোয়ান্টাম মেকানিক্সের রহস্যময় ক্ষমতা ব্যবহার করে, প্রযুক্তিটি কয়েক মিনিটের মধ্যে কাজ সম্পাদন করবে যা এমনকি সুপার কম্পিউটার হাজার হাজার বছরেও সম্পূর্ণ করতে পারেনি। 2019 সালের শরত্কালে, গুগল একটি উন্মোচন করেছিল পরীক্ষামূলক কোয়ান্টাম কম্পিউটার দেখানো সম্ভব ছিল। দুই বছর পর চীনে একটি ল্যাব অনেক একই করেছে.
কিন্তু কোয়ান্টাম কম্পিউটিং অন্য প্রযুক্তিগত অগ্রগতির সাহায্য ছাড়া তার সম্ভাবনায় পৌঁছাবে না। এটিকে একটি “কোয়ান্টাম ইন্টারনেট” বলুন – একটি কম্পিউটার নেটওয়ার্ক যা দূরবর্তী মেশিনগুলির মধ্যে কোয়ান্টাম তথ্য পাঠাতে পারে।
নেদারল্যান্ডসের ডেলফ্ট ইউনিভার্সিটি অফ টেকনোলজিতে, পদার্থবিজ্ঞানীদের একটি দল ভবিষ্যতের এই কম্পিউটার নেটওয়ার্কের দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ নিয়েছে, তিনটি ভৌত অবস্থান জুড়ে ডেটা পাঠাতে কোয়ান্টাম টেলিপোর্টেশন নামক একটি কৌশল ব্যবহার করে। পূর্বে, এটি সম্ভব ছিল মাত্র দুটি দিয়ে.
নতুন পরীক্ষাটি নির্দেশ করে যে বিজ্ঞানীরা একটি ক্রমবর্ধমান সংখ্যক সাইট জুড়ে একটি কোয়ান্টাম নেটওয়ার্ক প্রসারিত করতে পারেন। “আমরা এখন ল্যাবে ছোট কোয়ান্টাম নেটওয়ার্ক তৈরি করছি,” বলেছেন রোনাল্ড হ্যানসন, ডেলফ্ট পদার্থবিদ যিনি দলের তত্ত্বাবধান করেন। “কিন্তু ধারণা হল অবশেষে একটি কোয়ান্টাম ইন্টারনেট তৈরি করা।”
তাদের গবেষণা, সঙ্গে এই সপ্তাহে উন্মোচন বিজ্ঞান জার্নালে নেচারে প্রকাশিত একটি গবেষণাপত্র, এমন একটি ঘটনার শক্তি প্রদর্শন করে যা আলবার্ট আইনস্টাইন একবার অসম্ভব বলে মনে করেছিলেন। কোয়ান্টাম টেলিপোর্টেশন – যাকে তিনি বলেছিলেন “দূরত্বে ভুতুড়ে কর্ম” — প্রকৃতপক্ষে এটি ধারণ করা শারীরিক বিষয়কে স্থানান্তর না করে অবস্থানের মধ্যে তথ্য স্থানান্তর করতে পারে।
এই প্রযুক্তিটি স্থান থেকে অন্য জায়গায় ডেটা ভ্রমণের উপায়কে গভীরভাবে পরিবর্তন করতে পারে। এটি কোয়ান্টাম মেকানিক্স, পদার্থবিদ্যার একটি ক্ষেত্র যা সাবঅ্যাটমিক ক্ষেত্রকে নিয়ন্ত্রণ করে এবং আমাদের দৈনন্দিন জীবনে আমরা যা কিছু অনুভব করি তার থেকে ভিন্ন আচরণ করে। কোয়ান্টাম টেলিপোর্টেশন শুধুমাত্র কোয়ান্টাম কম্পিউটারের মধ্যে ডেটা স্থানান্তর করে না, তবে এটি এমনভাবে করে যে কেউ এটিকে আটকাতে পারে না।
“এর মানে এই নয় যে কোয়ান্টাম কম্পিউটার আপনার সমস্যার সমাধান করতে পারে কিন্তু এটাও জানে না যে সমস্যাটি কী,” ট্রেসি এলিয়েনর নর্থআপ বলেছেন, ইনসব্রুক বিশ্ববিদ্যালয়ের ইনস্টিটিউট ফর এক্সপেরিমেন্টাল ফিজিক্সের গবেষক যিনি কোয়ান্টাম টেলিপোর্টেশনও অন্বেষণ করছেন। “এটা আজ এভাবে কাজ করে না। গুগল জানে আপনি এর সার্ভারে কি চালাচ্ছেন।”
একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার অদ্ভুত উপায়ে ট্যাপ করে যে কিছু বস্তু যদি খুব ছোট হয় (যেমন একটি ইলেকট্রন বা আলোর কণা) বা খুব ঠান্ডা (যেমন একটি বহিরাগত ধাতু প্রায় পরম শূন্য, বা মাইনাস 460 ডিগ্রি ফারেনহাইট)। এই পরিস্থিতিতে, একটি একক বস্তু একই সময়ে দুটি পৃথক বস্তুর মত আচরণ করতে পারে।
প্রথাগত কম্পিউটারগুলি তথ্যের “বিট” প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে গণনা সম্পাদন করে, প্রতিটি বিটে একটি 1 বা একটি 0 থাকে। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের অদ্ভুত আচরণ ব্যবহার করে, একটি কোয়ান্টাম বিট, বা কিউবিট, 1 এবং 0-এর সংমিশ্রণ সংরক্ষণ করতে পারে — সামান্য যেমন একটি স্পিনিং কয়েন কীভাবে লোভনীয় সম্ভাবনা ধারণ করে যে এটি শেষ পর্যন্ত টেবিলের উপর সমতল হলে এটি মাথা বা লেজ উল্টে যাবে।
এর মানে হল যে দুটি কিউবিট একবারে চারটি মান ধরে রাখতে পারে, তিনটি কিউবিট আটটি, চারটি 16 ধারণ করতে পারে ইত্যাদি। কিউবিটের সংখ্যা বাড়ার সাথে সাথে একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার দ্রুতগতিতে আরও শক্তিশালী হয়ে ওঠে।
গবেষকরা বিশ্বাস করেন যে এই ডিভাইসগুলি একদিন নতুন ওষুধ তৈরি করতে, কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তায় শক্তির অগ্রগতি এবং সংক্ষিপ্তভাবে এনক্রিপশন ক্র্যাক করুন যা জাতীয় নিরাপত্তার জন্য গুরুত্বপূর্ণ কম্পিউটারগুলিকে রক্ষা করে. বিশ্বজুড়ে, সরকার, একাডেমিক ল্যাব, স্টার্ট আপ এবং টেক জায়ান্টরা প্রযুক্তি অন্বেষণে বিলিয়ন ডলার ব্যয় করছে।
2019 সালে, Google ঘোষণা যে এটির যন্ত্রটি বিজ্ঞানীরা “কোয়ান্টাম শ্রেষ্ঠত্ব” বলে অভিহিত করেছে, যার অর্থ এটি একটি পরীক্ষামূলক কাজ সম্পাদন করতে পারে যা ঐতিহ্যগত কম্পিউটারের সাথে অসম্ভব ছিল। তবে বেশিরভাগ বিশেষজ্ঞরা বিশ্বাস করেন যে কোয়ান্টাম কম্পিউটার আসলে এমন কিছু করতে পারে যা আপনি অন্য মেশিনের সাথে করতে পারবেন না – এর আগে আরও কয়েক বছর কেটে যাবে।
চ্যালেঞ্জের অংশ হল যে একটি কিউবিট ব্রেক করে, বা “ডিকোহেরেস”, যদি আপনি এটি থেকে তথ্য পড়েন – এটি একটি সাধারণ বিট হয়ে ওঠে যা শুধুমাত্র একটি 0 বা 1 ধারণ করতে সক্ষম তবে উভয়ই নয়। কিন্তু অনেকগুলি কিউবিটকে একত্রিত করে এবং ডিকোহেরেন্স থেকে রক্ষা করার উপায়গুলি বিকাশের মাধ্যমে, বিজ্ঞানীরা শক্তিশালী এবং ব্যবহারিক উভয় ধরনের মেশিন তৈরি করার আশা করেন।
শেষ পর্যন্ত, আদর্শভাবে, এগুলি এমন নেটওয়ার্কগুলিতে যুক্ত হবে যা নোডগুলির মধ্যে তথ্য পাঠাতে পারে, যেগুলিকে যে কোনও জায়গা থেকে ব্যবহার করার অনুমতি দেয়, যেমন Google এবং Amazon-এর মতো ক্লাউড কম্পিউটিং পরিষেবাগুলি আজ প্রক্রিয়াকরণ শক্তিকে ব্যাপকভাবে অ্যাক্সেসযোগ্য করে তোলে৷
কিন্তু এটি তার নিজস্ব সমস্যা নিয়ে আসে। আংশিকভাবে ডিকোহেরেন্সের কারণে, কোয়ান্টাম তথ্য সহজভাবে অনুলিপি করা যায় না এবং একটি ঐতিহ্যগত নেটওয়ার্ক জুড়ে পাঠানো যায়। কোয়ান্টাম টেলিপোর্টেশন একটি বিকল্প প্রদান করে।
যদিও এটি বস্তুগুলিকে স্থান থেকে অন্য জায়গায় স্থানান্তর করতে পারে না, তবে এটি “এনট্যাঙ্গলমেন্ট” নামক একটি কোয়ান্টাম সম্পত্তির সুবিধা গ্রহণ করে তথ্য স্থানান্তর করতে পারে: একটি কোয়ান্টাম সিস্টেমের অবস্থার পরিবর্তন তাত্ক্ষণিকভাবে অন্য, দূরবর্তী একটি অবস্থাকে প্রভাবিত করে।
ডঃ নর্থআপ বলেন, “জলদির পর, আপনি আর এই রাজ্যগুলিকে পৃথকভাবে বর্ণনা করতে পারবেন না।” “মৌলিকভাবে, এটি এখন একটি সিস্টেম।”
এই আটকানো সিস্টেমগুলি ইলেকট্রন, আলোর কণা বা অন্যান্য বস্তু হতে পারে। নেদারল্যান্ডে, ডঃ হ্যানসন এবং তার দল নাইট্রোজেন ভ্যাকেন্সি সেন্টার নামে পরিচিত – একটি সিন্থেটিক হীরার একটি ছোট খালি স্থান যেখানে ইলেক্ট্রন আটকে যেতে পারে।
দলটি এই তিনটি কোয়ান্টাম সিস্টেম তৈরি করেছে, যার নাম এলিস, বব এবং চার্লি, এবং সেগুলিকে অপটিক্যাল ফাইবারের স্ট্র্যান্ডের সাথে সংযুক্ত করেছে। বিজ্ঞানীরা তখন তাদের মধ্যে পৃথক ফোটন – আলোর কণা – পাঠিয়ে এই সিস্টেমগুলিকে জড়িয়ে ফেলতে পারে।
প্রথমত, গবেষকরা দুটি ইলেকট্রনকে জড়িয়ে ফেলেন – একটি অ্যালিসের, অন্যটি ববের। কার্যত, ইলেক্ট্রনগুলিকে একই স্পিন দেওয়া হয়েছিল, এবং এইভাবে একটি সাধারণ কোয়ান্টাম অবস্থায় যুক্ত হয়েছিল, বা জড়ানো হয়েছিল, প্রতিটি একই তথ্য সংরক্ষণ করে: 1 এবং 0 এর একটি নির্দিষ্ট সংমিশ্রণ।
গবেষকরা তখন এই কোয়ান্টাম অবস্থাটিকে ববের সিন্থেটিক হীরার ভিতরের একটি কার্বন নিউক্লিয়াস, অন্য কিউবিটে স্থানান্তর করতে পারে। এটি করার ফলে ববের ইলেক্ট্রন মুক্ত হয়ে যায় এবং গবেষকরা তখন এটিকে চার্লির অন্য একটি ইলেক্ট্রনের সাথে জড়িয়ে ফেলতে পারে।
ববের কিউবিট – ইলেক্ট্রন এবং কার্বন নিউক্লিয়াস – উভয়ের উপর একটি নির্দিষ্ট কোয়ান্টাম অপারেশন সম্পাদন করে গবেষকরা তখন দুটি জটকে একসাথে আঠালো করতে পারেন: এলিস প্লাস বব বব প্লাস চার্লিকে আঠালো।
ফলাফল: অ্যালিস চার্লির সাথে জড়িত ছিল, যা তিনটি নোড জুড়ে ডেটা টেলিপোর্ট করার অনুমতি দেয়।
ডেটা যখন এইভাবে ভ্রমণ করে, আসলে নোডের মধ্যে দূরত্ব ভ্রমণ না করে, এটি হারিয়ে যেতে পারে না। “তথ্যগুলি সংযোগের একদিকে দেওয়া যেতে পারে এবং তারপরে অন্য দিকে প্রদর্শিত হতে পারে,” ডঃ হ্যানসন বলেছিলেন।
তথ্যও আটকানো যাবে না। একটি ভবিষ্যত কোয়ান্টাম ইন্টারনেট, কোয়ান্টাম টেলিপোর্টেশন দ্বারা চালিত, একটি নতুন ধরনের এনক্রিপশন প্রদান করতে পারে যা তাত্ত্বিকভাবে অবিচ্ছেদ্য।
নতুন পরীক্ষায়, নেটওয়ার্ক নোডগুলি এত দূরে ছিল না – মাত্র 60 ফুট। কিন্তু পূর্ববর্তী পরীক্ষাগুলি দেখিয়েছে যে কোয়ান্টাম সিস্টেমগুলি দীর্ঘ দূরত্বে আটকে যেতে পারে।
আশা করা যায় যে, আরও কয়েক বছরের গবেষণার পরে, কোয়ান্টাম টেলিপোর্টেশন অনেক মাইল জুড়ে কার্যকর হবে। “আমরা এখন ল্যাবের বাইরে এটি করার চেষ্টা করছি,” ডাঃ হ্যানসন বলেছেন।
