ලොව වේගවත්ම සුපිරි පරිගණකයට (Supercomputer) සම්පූර්ණ කිරීමට වසර සෙප්ටිලියන 10ක් (10 septillion – බිංදු 25කින් යුත් අංකයක්) ගතවන ගණනය කිරීමක් ගැන සිතන්න. එය කොතරම් විශාල කාලයක්ද කිවහොත්, මහා පිපිරුම (Big Bang) සිදුවූ දා සිට අද දක්වා කාලය මෙන් ට්‍රිලියන ගණනක කාලයකි. නමුත්, ඔබේ අත්ල තරම් කුඩා චිපයක් එම ගණනය කිරීම මිනිත්තු 3 යි තත්පර 20 කින් අවසන් කළහොත්? ගූගල් සමාගමේ නවතම ක්වොන්ටම් ප්‍රොසෙසරය වන ‘Willow’ හි යථාර්ථය මෙයයි.

ක්වොන්ටම් එන්ජිම තේරුම් ගැනීම

සාමාන්‍ය පරිගණකයක් දත්ත සැකසීම සඳහා බිට් (bits) භාවිතා කරයි. ඒවා ක්‍රියාත්මක වන්නේ 1 සහ 0 ලෙසිනි (නිවී හෝ දැල්වී ඇති විදුලි බල්බයක් මෙන්). නමුත් ක්වොන්ටම් පරිගණක භාවිතා කරන්නේ “කියුබිට්” (qubits) ය. මෙය හරියට මේසයක් මත කැරකෙන කාසියක් මෙනි. එය කැරකෙන තාක් කල් හිස හෝ අග ලෙස නිශ්චිතව කිව නොහැකි අතර, එය එකවර අවස්ථා දෙකෙහිම පවතී. මෙම සංසිද්ධිය Superposition ලෙස හැඳින්වේ. මෙම කියුබිට් එකිනෙකට සම්බන්ධ වූ විට (Entanglement), පරිගණකයේ ගණනය කිරීමේ හැකියාව ඇදහිය නොහැකි ලෙස වර්ධනය වේ.

Willow චිපය සතුව කියුබිට් 105ක් ඇත. එය ක්‍රියාත්මක වන විට, එකවර හැකියාවන් $2^{105}$ ක් (එනම් මාර්ග සෙප්ටිලියන 40ක් පමණ) වෙත ප්‍රවේශ වේ. සාමාන්‍ය පරිගණකයක් මෙන් එකින් එක පිළිතුරු පරීක්ෂා කරනවා වෙනුවට, ක්වොන්ටම් ඇල්ගොරිතම හරහා වැරදි පිළිතුරු ඉවත් කර නිවැරදි පිළිතුර ක්ෂණිකව මතු කර ගනී.

සැබෑ ජයග්‍රහණය: දෝෂ නිවැරදි කිරීමේ සීමාව පසු කිරීම

Frontier සුපිරි පරිගණකයට වඩා වසර සෙප්ටිලියන 10 ගුණයකින් වේගවත් වීම විශාල ප්‍රවෘත්තියක් වුවද, මෙහි සැබෑ ඉංජිනේරු ජයග්‍රහණය වන්නේ “දෝෂ නිවැරදි කිරීමයි” (Error correction).

වසර 30ක් තිස්සේ ක්වොන්ටම් තාක්ෂණයේ ප්‍රධානතම ගැටලුව වූයේ කියුබිට් ඉතා සංවේදී වීමයි. සුළු උණුසුමක්, කම්පනයක් හෝ ආලෝක කිරණක් නිසා ඒවායේ දත්ත විනාශ වී යා හැක. න්‍යායාත්මකව, දෝෂ අවම කිරීමට කියුබිට් ප්‍රමාණය වැඩි කළ යුතු වුවත්, ප්‍රායෝගිකව සිදුවූයේ කියුබිට් වැඩි කරන විට දෝෂ තවත් වැඩි වීමයි.

නමුත් Willow යනු කියුබිට් වැඩි කරන විට දෝෂ අනුපාතය සාර්ථකව අඩු කළ ප්‍රථම චිපයයි. මෙහිදී තර්කානුකූල දෝෂ අනුපාතය (logical error rate) චක්‍රයකට 0.143% දක්වා අඩු කර ගැනීමට ගූගල් ඉංජිනේරුවන් සමත් වී ඇත.

තහවුරු කළ හැකි වාසිය: Quantum Echoes

ක්වොන්ටම් පරිගණක හුදෙක් තමන්ට වාසිදායක ලෙස සකසා ඇති ගණිතමය ප්‍රහේලිකා (RCS tests) පමණක් විසඳන බවට විචාරකයින් නගන චෝදනා සඳහා පිළිතුරු දීමට, ගූගල් කණ්ඩායම “Quantum Echoes” නමින් තවත් පරීක්ෂණයක් සිදු කළේය.

මෙහිදී තොරතුරු ඉදිරියට ගමන් කරවා, එක් කියුබිට් එකක් පමණක් වෙනස් කර නැවත තොරතුරු ආපසු හැරවීම (unscramble) සිදු කෙරේ. කියුබිට් 65ක් භාවිතා කරමින් Willow සිදු කළ මෙම පරීක්ෂණයේදී, එය ලොව වේගවත්ම සාමාන්‍ය සුපිරි පරිගණකයට වඩා 13,000 ගුණයකින් වේගවත් බව තහවුරු විය. වඩාත් වැදගත් වන්නේ මෙම වේගය වෙනත් ඕනෑම ක්වොන්ටම් යන්ත්‍රයක් මගින් නැවත පරීක්ෂා කර තහවුරු කරගත හැකි වීමයි.

සමාන්තර විශ්වයන් හරහා ගණනය කිරීම්?

මෙම අතිවිශාල සැකසුම් බලය භෞතික විද්‍යාඥයින් අතර ගැඹුරු දාර්ශනික වාද විවාද ඇති කර තිබේ. ගූගල් ක්වොන්ටම් AI ප්‍රධානී Hartmut Neven පෙන්වා දුන්නේ, Willow හි මෙම විශ්මයජනක හැකියාව මගින් අප ජීවත් වන විශ්වයට අමතරව සමාන්තර විශ්වයන් (Parallel Universes / Multiverse) පවතින බවට වන මතයට යම් සාක්ෂියක් සපයන බවයි.

1997 දී ඔක්ස්ෆර්ඩ් භෞතික විද්‍යාඥ ඩේවිඩ් ඩොයිෂ් කළ අනාවැකියකට අනුව, මෙතරම් වේගයකින් මෙම අසීරු ගණනය කිරීම් සිදු කරන්නේ අපගේ විශ්වයේ ඇති චිපය පමණක් නොව, එය සමාන්තර විශ්වයන්හි ඇති එහි අනෙකුත් පිටපත් සමඟ තොරතුරු හුවමාරු කරගනිමින් ප්‍රතිඵල ලබා දෙන නිසා විය හැකි බව අනුමාන කෙරේ.

අනාගත දිශානතිය

මෙම සියලු ක්‍රියාවලීන් සිදු කිරීම සඳහා Willow චිපය අතිශයින්ම සීතල පරිසරයක තබා ගත යුතුය. එය රන් සහ වානේවලින් නිම කළ විශේෂිත ශීතකරණයක් තුළ, අභ්‍යවකාශයටත් වඩා 270 ගුණයකින් සීතල වූ මිලි-කෙල්වින් 10 ක (10 millikelvin) උෂ්ණත්වයක ක්‍රියාත්මක වේ.

නවීන අන්තර්ජාල ආරක්ෂණ පද්ධති (RSA encryption) බිඳ දැමීමට තරම් මෙම තාක්ෂණය තවමත් ප්‍රබල නැත (ඒ සඳහා දෝෂ රහිත කියුබිට් මිලියනයක් පමණ අවශ්‍ය වේ). නමුත් තාක්ෂණය ගමන් කරන දිශාව දැන් පැහැදිලිය. ඉදිරි දශකය තුළ, ක්වොන්ටම් පරිගණක හුදෙක් භෞතික විද්‍යා පරීක්ෂණ මට්ටමෙන් ඔබ්බට ගොස් නව ඖෂධ සොයාගැනීම, නවීන බැටරි නිපදවීම සහ සයිබර් ආරක්ෂණයේ දැවැන්ත විප්ලවයක් සිදු කරනු නොඅනුමානය.