کوانٹم کمپیوٹنگ 2024 میں تازہ ترین پیش رفت: اصل میں کیا بدلا اور یہ کیوں اہم ہے

کوانٹم کمپیوٹنگ کی کہانی کا ایک ورژن ہے جو ہر سال لوپ پر چلتا ہے: ایک سانس لینے والی پریس ریلیز، اتنی بڑی تعداد جو سمجھ کو توڑ دیتی ہے، اور پھر خاموشی۔ 2024 ان محققین کے لیے مختلف محسوس ہوا جو حقیقت میں اس فیلڈ کو قریب سے پیروی کرتے ہیں۔ ایک اعلان کی وجہ سے نہیں، بلکہ تین الگ الگ پیش رفت کے لمحات کی وجہ سے جو ایک دوسرے کے مہینوں کے اندر ہوئے — ہر ایک مختلف کمپنی سے ایک ہی مسئلے کے لیے بنیادی طور پر مختلف نقطہ نظر کا استعمال کرتے ہوئے۔ جب یہ ایک ساتھ ہارڈ ویئر کے فن تعمیر میں ہوتا ہے، تو یہ عام طور پر اس بات کی علامت ہوتی ہے کہ میدان گھومنے کی بجائے حرکت کر رہا ہے۔

یہاں یہ ہے کہ 2024 میں اصل میں کیا بدلا، کیوں ہر ترقی کی اہمیت ہے، اور ایماندارانہ انتباہات کیا ہیں۔

گوگل ولو: وہ چپ جس نے غلطی کو درست کرنے والی گفتگو کو تبدیل کیا۔

سال کی سب سے بڑی خبر 9 دسمبر 2024 کو سامنے آئی۔ گوگل کی کوانٹم AI ٹیم نے Willow کی نقاب کشائی کی — ایک 105-کوبٹ سپر کنڈکٹنگ پروسیسر جو UC سانتا باربرا میں ان کی مخصوص فیبریکیشن سہولت میں بنایا گیا تھا — اور اس نے جس چیز کا مظاہرہ کیا وہ صرف ایک تیز چپ نہیں تھی۔ یہ اس چیز کا ثبوت تھا جسے میدان تقریباً تین دہائیوں سے قائم کرنے کی کوشش کر رہا تھا۔

بنیادی کامیابی: جیسا کہ گوگل نے ولو میں مزید کیوبٹس کا اضافہ کیا، غلطی کی شرح اوپر کی بجائے نیچے چلی گئی۔ یہ آسان لگتا ہے۔ یہ نہیں ہے۔ برسوں سے، کوانٹم کمپیوٹنگ کی مرکزی مایوسی یہ تھی کہ زیادہ کیوبٹس کا مطلب ہے زیادہ شور، زیادہ عدم استحکام، حساب کے ذریعے زیادہ غلطیاں۔ آپ ایک بڑا نظام بنا سکتے ہیں، لیکن یہ کم قابل اعتماد ہوگا۔ ولو نے وہ رشتہ توڑ دیا۔ اس کی خرابی کی اصلاح کے فن تعمیر کا استعمال کرتے ہوئے، چپ نے اس چیز کا مظاہرہ کیا جسے "بیو تھریشولڈ" آپریشن کہا جاتا ہے - وہ نقطہ جس پر اسکیلنگ درحقیقت تکلیف پہنچانے کی بجائے مدد کرتی ہے۔

اس اعلان کے ساتھ ساتھ چلنے والا بینچ مارک گوگل فوری طور پر مشہور ہو گیا: Willow نے پانچ منٹ سے کم وقت میں ایک بے ترتیب سرکٹ سیمپلنگ کمپیوٹیشن مکمل کی جس میں آج کے تیز ترین کلاسیکی سپر کمپیوٹر کو 10 سیپٹلین سال لگیں گے — یعنی 10²⁵ سال، کائنات کی موجودہ عمر سے تقریباً دس لاکھ گنا۔ جیسا کہ ہارٹمٹ نیوین، جس نے 2012 میں گوگل کوانٹم اے آئی کی بنیاد رکھی، نے کہا: "ہم بریک ایون پوائنٹ سے گزر چکے ہیں۔" مکمل تکنیکی تفصیلات ہم مرتبہ نظرثانی شدہ جریدے نیچر میں شائع کی گئیں، جو اہم ہے: کوانٹم بالادستی کے پچھلے دعووں نے جائز تنقید کو اپنی طرف متوجہ کیا ہے، اور جانچ کے لیے طریقہ کار کا دستیاب ہونا ایک معنی خیز فرق ہے۔

سرکاری اعلان اور تکنیکی دستاویزات براہ راست گوگل کے Quantum AI بلاگ پر دستیاب ہیں۔

ایماندارانہ انتباہ: ولو کا بینچ مارک ٹیسٹ ابھی بھی تنگ ہے۔ رینڈم سرکٹ کے نمونے لینے سے یہ ثابت ہوتا ہے کہ اس چپ کے لیے کچھ کمپیوٹنگ کلاسیکی طور پر ناقابل برداشت ہیں - اس کا مطلب یہ نہیں ہے کہ ولو فی الحال منشیات کی دریافت یا موسمیاتی ماڈلنگ ایپلی کیشنز چلا سکتا ہے جن کا ذکر جب بھی کوانٹم کمپیوٹنگ آتا ہے۔ ولو کی قدر آرکیٹیکچرل ہے: یہ ظاہر کرتا ہے کہ بڑے پیمانے پر غلطی سے درست شدہ کوانٹم کمپیوٹنگ اب کوئی نظریاتی حد نہیں ہے۔ یہ انجینئرنگ کا ایک مظاہرہ شدہ راستہ ہے۔

مائیکروسافٹ اور کوانٹینیم: دی لوجیکل کیوبٹ سنگ میل

ولو کے اعلان سے آٹھ ماہ قبل، مائیکروسافٹ اور کوانٹینم نے اپریل 2024 میں ایک نتیجہ شائع کیا جس پر عام پریس کم لیکن محققین کی طرف سے زیادہ توجہ حاصل ہوئی۔ انہوں نے منطقی qubits کا مظاہرہ کیا جس میں خرابی کی شرح 800 گنا کم ہے ان متعلقہ فزیکل کوئبٹس سے جن سے وہ بنائے گئے تھے — استعمال کرتے ہوئے جسے مائیکروسافٹ نے "کوبٹ ورچوئلائزیشن" کہا ہے۔

کوانٹم کمپیوٹنگ میں فزیکل اور منطقی qubits کے درمیان فرق اصل تقسیم کرنے والی لائن ہے۔ فزیکل qubits ہارڈویئر یونٹس ہیں - وہ شور، درجہ حرارت، کمپن، برقی مقناطیسی مداخلت، اور خود وقت کے لئے حساس ہیں. لاجیکل کیوبٹس کو متعدد فزیکل کیوبٹس کو ایک ڈھانچے میں ملا کر بنایا گیا ہے جو معلومات کو بے کار طریقے سے انکوڈ کرتا ہے، لہذا حساب کو تباہ کیے بغیر غلطیوں کا پتہ لگایا اور درست کیا جا سکتا ہے۔ چیلنج ہمیشہ یہ رہا ہے کہ منطقی qubits کو بنانے کے لیے اتنے زیادہ فزیکل qubits کی ضرورت ہوتی ہے کہ اوور ہیڈ نے پوری چیز کو ناقابل عمل بنا دیا۔ غلطی کی شرح میں 800x کمی کا مطلب ہے کہ منطقی کوبٹس نظریاتی کی بجائے حقیقت پسندانہ نظر آنے لگے ہیں۔

مائیکروسافٹ نے نومبر 2024 میں اس میں مزید توسیع کی۔ ایٹم کمپیوٹنگ کے ساتھ کام کرتے ہوئے، انہوں نے الٹرا کولڈ نیوٹرل یٹربیئم ایٹموں کا استعمال کرتے ہوئے کامیابی کے ساتھ 24 منطقی کیوبٹس بنائے اور الجھے ہوئے — ایک نیا ریکارڈ قائم کیا اور اسے قابل ذکر گیٹ فیڈیلیٹیز کے ساتھ کیا: سنگل کیوبٹ آپریشنز کے لیے 99.963% اور ٹو اینگ بٹس کے لیے 99.963 فیصد۔ نیوٹرل ایٹم اپروچ لیزر کولڈ ایٹموں کا استعمال کرتا ہے جو آپٹیکل ٹوئیزر کے ذریعے جگہ پر رکھے گئے ہیں، جو گوگل کے سپر کنڈکٹنگ ٹرانسمونز سے بالکل مختلف ہارڈویئر فن تعمیر ہے۔ یہ اہمیت رکھتا ہے کیونکہ اس کا مطلب یہ ہے کہ فالٹ ٹولرنٹ کوانٹم کمپیوٹنگ کی جانب متعدد قابل عمل راستے بیک وقت آگے بڑھ رہے ہیں، بجائے اس کے کہ فیلڈ ہر چیز کو ایک نقطہ نظر پر شرط لگائے۔

پھر دسمبر 2024 میں، Quantinuum مزید آگے بڑھ گیا: 50 منطقی کوئبٹس کو الجھانا — ایک اور ریکارڈ، اور ایک مظاہرہ کہ منطقی کوئبٹ دور مستقبل کا سنگ میل نہیں بلکہ ایک فعال حال ہے۔

IBM Heron R2: انجینئرنگ ڈسپلن کی پیش رفت

گوگل کے ولو اور مائیکروسافٹ کے منطقی کوبٹس نے ایم