প্রযুক্তি দুনিয়ার নতুন বিস্ময় ‘কোয়ান্টাম’
১৯ ডিসেম্বর ২০২৫ ১০:১০
প্রযুক্তি দুনিয়ার নতুন বিস্ময় ‘কোয়ান্টাম’
॥ ইবরাহীম খলিল ॥
কোয়ান্টাম কম্পিউটিং নিয়ে আলোচনা শুনলে মনে হবে বৈজ্ঞানিক কোনো কল্পকাহিনি বলা হচ্ছে। কিন্তু আমরা এমন এক কম্পিউটার প্রযুক্তির চূড়ায় পৌঁছে গেছি, যা যুক্তি অমান্য করে, কল্পনাকেও হার মানায়। এখনকার কম্পিউটারের ব্যবহৃত ট্রানজিস্টরগুলো এতটাই ক্ষুদ্র যে তা হাতের নাগালে থাকা প্রযুক্তি দিয়েই বানানো যায়। তাই কম্পিউটার উদ্ভাবকেরা পারমাণবিক ও অতিপারমাণবিক স্তরে সম্ভাব্য সমাধান খোঁজা শুরু করেছেন, যা কোয়ান্টাম কম্পিউটিং হিসেবে পরিচিত।
প্রযুক্তি দুনিয়ার বড় বড় প্রতিষ্ঠানগুলো টেকসই কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির জন্য তীব্র প্রতিযোগিতা শুরু করেছে এবং বাণিজ্যিকভাবে তা বাজারে আনার চেষ্টা চালাচ্ছে। কোয়ান্টাম কম্পিউটার এমন কম্পিউটিং শক্তি দিতে সক্ষম হবে, যা প্রচলিত ক্ল্যাসিক্যাল কম্পিউটারের পক্ষে সম্ভব নয়। এটা যেকোনো সমস্যা দ্রুত সমাধান করে ফেলবে।
বলা হচ্ছে এবার প্রযুক্তিজগতে নিজেদের শ্রেষ্ঠত্ব প্রতিষ্ঠার পথে আরেক ধাপ এগিয়ে গেছে বেইজিং। দেশটি তৈরি করল বিশ্বের সবচেয়ে দ্রুত গতিসম্পন্ন প্রোগ্রামেবল কোয়ান্টাম কম্পিউটার। চীনের ইউনিভার্সিটি অব সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি অব চায়নার গবেষক প্যান জিয়ানওয়ের নেতৃত্বাধীন একটি দল এ কোয়ান্টাম কম্পিউটিং সিস্টেম তৈরি করেছেন। আবিষ্কারকদের দাবি, এ কম্পিউটারের সাহায্যে ৮ বছরের হিসাব মাত্র ৭২ মিনিটে করা সম্ভব, যা বিশ্বের মধ্যে সবচেয়ে দ্রুততম। সম্প্রতি এ আবিষ্কার নিয়ে একটি গবেষণা নিবন্ধও প্রকাশ করেছেন তারা। যদিও নিবন্ধটি এখনো পিয়ার-রিভিউড হয়নি। তবে রিভিউয়ের জন্য জমা দেওয়া হয়েছে। ৬৬ কিউবিটের এ দ্রুততম সুপারকম্পিউটারের নাম দেওয়া হয়েছে ‘জুশংসি ২.১’। এ কম্পিউটারটি নিকটতম প্রতিদ্বন্দ্বীর চেয়ে কমপক্ষে কয়েক লাখ গুণ শক্তিশালী।
সাধারণ বা ‘ক্লাসিক্যাল’ কম্পিউটারে যেটা ‘বিটস’, সেটাই কোয়ান্টাম কম্পিউটারের ক্ষেত্রে ‘কোয়ান্টাম বিটস’ বা ‘কিউবিটস’। প্যান জিয়ানওয়ের গবেষণাপত্রে বলা হয়েছে, গুগলের ৫৪ কিউবিটের সিকামোর কোয়ান্টাম কম্পিউটার যে দ্রুততায় জটিলতম গাণিতিক সমস্যার সমাধান করতে পারদর্শী, জুশংসি তার চেয়ে অন্তত কয়েক লাখ গুণ দ্রুততার সাথে সেই সমস্যার সমাধান করতে পারে। ইম্পেরিয়াল কলেজ লন্ডনের পদার্থবিদ পিটার নাইট এ ব্যাপারে বলেছেন, ‘মানতেই হবে গবেষকরা অসাধ্য সাধন করেছেন। এত তাড়াতাড়ি এমন দ্রুত সুপারকম্পিউটার আমরা বানিয়ে ফেলতে পারব বলে আমার অন্তত আশা ছিল না। এ উদ্ভাবন জ্যোতির্বিজ্ঞান, মহাকাশবিজ্ঞানে তো বটেই, সাধারণ মানুষেরও কাজে লাগবে হয়তো আর কয়েক বছর পর থেকেই।
কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের হরেক রকমের সুবিধা রয়েছে। যেকোনো সমস্যার ত্বরিত সমাধান দেবে কোয়ান্টাম কম্পিউটার। এর ফলে এ কম্পিউটারে একসঙ্গে বহুগুণ বেশি তথ্য সংরক্ষণ করা যায়। আবার যে হিসাব করতে কয়েক হাজার বছর লেগে যেত, কোয়ান্টাম কম্পিউটার তা শেষ করবে মত্রা কয়েক ঘণ্টায়। এছাড়া কোয়ান্টাম কম্পিউটার বেশি বিদ্যুৎ খাবে না। কোয়ান্টাম টানেলিং পদ্ধতি ব্যবহারের কারণে এ কম্পিউটার ১০০ থেকে ১ হাজার গুণ কম বিদ্যুৎ ব্যবহার করবে।
এ বছর অর্থাৎ ২০২৫ সালে কোয়ান্টাম প্রযুক্তিতে যুগান্তকারী আবিষ্কারের জন্য নোবেল পেয়েছেন তিন বিজ্ঞানী জন ক্লার্ক, মিশেল এইচ. ডেভোরে, জন এম. মার্টিনিস। রয়্যাল সুইডিশ একাডেমি অব সায়েন্সেস জানিয়েছে, বৈদ্যুতিক সার্কিটে ‘ম্যাক্রোস্কোপিক কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল টানেলিং’ এবং ‘এনার্জি কোয়ান্টাইজেশন’-এর যুগান্তকারী আবিষ্কারের জন্য তাদের এ পুরস্কারে ভূষিত করা হয়েছে।
সংস্থাটি জানিয়েছে, বৈদ্যুতিক সার্কিটে ‘ম্যাক্রোস্কোপিক কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল টানেলিং’ এবং ‘এনার্জি কোয়ান্টাইজেশন’-এর যুগান্তকারী আবিষ্কারের জন্য তাদের এ পুরস্কারে ভূষিত করা হয়েছে। পদার্থবিজ্ঞানের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন হলোÑ একটি সিস্টেমের সর্বাধিক আকার কত হতে পারে, যেখানে এটি কোয়ান্টাম মেকানিক্সের প্রভাব প্রদর্শন করতে পারে। এ বছর নোবেল পুরস্কার বিজয়ী বিজ্ঞানীরা এমন একটি ইলেকট্রিকাল সার্কিট বা বৈদ্যুতিক বর্তনী নিয়ে পরীক্ষা করেছেন, যা হাতে ধরে রাখা সম্ভব। আর সেই বর্তনীতেই তারা কোয়ান্টাম টানেলিং এবং কোয়ান্টাইজড শক্তি স্তরের মতো কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল প্রভাব প্রদর্শন করে দেখিয়েছেন। এ যুগান্তকারী আবিষ্কার প্রমাণ করে যে, কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্যগুলো ম্যাক্রোস্কোপিক স্কেলেও বাস্তব করে তোলা যেতে পারে।
সাধারণত যখন প্রচুরসংখ্যক কণা একটি সিস্টেমে জড়ো হয়, তখন কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল প্রভাবগুলো গুরুত্বহীন হয়ে পড়ে। কিন্তু এ বিজ্ঞানীরা দেখিয়েছেন, অপেক্ষাকৃত বড় সিস্টেমেও কোয়ান্টাম মেকানিক্সের নিয়ম কার্যকর থাকতে পারে। ১৯৮৪ ও ১৯৮৫ সালে জন ক্লার্ক, মিশেল এইচ. দেভোরে এবং জন এম. মার্টিনিস সুপারকন্ডাক্টর দিয়ে তৈরি একটি বৈদ্যুতিক সার্কিটে একাধিক পরীক্ষা চালান। সার্কিটে দুটি সুপারকন্ডাক্টরকে পৃথক করেছিল একটি পাতলা অপরিবাহী স্তর, যা ‘জোসেফসন জাংশন’ নামে পরিচিত। এ সার্কিটে প্রবাহিত ইলেকট্রনগুলোর সম্মিলিত আচরণ ছিল এমন, যেন পুরো সিস্টেমটি একটিমাত্র কণার মতো কাজ করছে।
এ সিস্টেম প্রথমে এমন এক অবস্থায় ছিল যেখানে ভোল্টেজ ছাড়াই কারেন্ট প্রবাহিত হয়Ñ এ যেন এক প্রাচীরের পেছনে আটকে থাকা অবস্থা। কিন্তু পরীক্ষায় দেখা যায়, সিস্টেমটি সেই প্রাচীর পেরিয়ে যায় ‘কোয়ান্টাম টানেলিং’-এর মাধ্যমে, এবং ভোল্টেজের উপস্থিতি তার পরিবর্তিত অবস্থার সাক্ষ্য দেয়। গবেষকরা দেখিয়েছেন, এ সার্কিট কেবল নির্দিষ্ট পরিমাণ শক্তি শোষণ বা নির্গত করতে পারে, যা কোয়ান্টাইজড শক্তিস্তরের বৈশিষ্ট্য, ঠিক যেমনটি কোয়ান্টাম তত্ত্বের ভবিষ্যদ্বাণীতে ছিল।
নোবেল কমিটির চেয়ারম্যান ওলে এরিকসন বলেন, এক শতাব্দী পুরোনো কোয়ান্টাম মেকানিক্স এখনো আমাদের নতুন নতুন চমক দিচ্ছে। এটি শুধু মুগ্ধকর নয়, অত্যন্ত কার্যকরও। কারণ ডিজিটাল প্রযুক্তির ভিত্তিই হলো কোয়ান্টামতত্ত্ব। কম্পিউটারের মাইক্রোচিপে ব্যবহৃত ট্রানজিস্টর যেমন বিদ্যমান কোয়ান্টাম প্রযুক্তির উদাহরণ, তেমনি এই গবেষণা ভবিষ্যতের কোয়ান্টাম কম্পিউটার, কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফি এবং সেন্সর প্রযুক্তি উন্নয়নের নতুন দিগন্ত উন্মোচন করেছে।
ভাগ ভাগ করে বললে কোয়ান্টাম কমপিউটিংয়ের সুবিধা ব্যাখ্যা করা যায়। তা হলোÑ
যুক্তির বাইরে নতুন কম্পিউটিং
কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের কাজ সম্পর্কে বুঝতে হলে আগে কোয়ান্টাম কম্পিউটার কী তা জানতে হবে। ২০ শতকের শুরুর দিকে যখন পরমাণু নিয়ে প্রথম গবেষণা চালানো হয়, তখন থেকে কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞান লজিক বা যুক্তি অস্বীকার করেছে। কোয়ান্টামের জগতে পরমাণু প্রচলিত পদার্থবিদ্যার সূত্র মানে না। কোয়ান্টাম কণা একই সময়ে সামনে বা পেছনে যেতে পারে, একই সময়ে দুই জায়গায় অবস্থান করতে পারে। অর্থাৎ একটি কোয়ান্টাম কণা বা পারমাণবিক মাত্রার একটি কণা একই সঙ্গে তার সবরকম অবস্থায় থাকতে পারে। এ অদ্ভুতুড়ে আচরণের কারণে কোয়ান্টাম কম্পিউটারে সুবিধা নেওয়ার কথা ভাবেন গবেষকরা।
হিসাবের সময় কমবে
এখনকার কম্পিউটার চলে বিটের হিসাবে। কিন্তু কোয়ান্টাম কম্পিউটার চলবে কিউবিটের হিসাবে। বর্তমান কম্পিউটার মূলত বিটের মধ্যেই তথ্য সংরক্ষণ করে। এ বিট হচ্ছে বাইনারি ‘০’ অথবা ‘১’-প্রতিনিধিত্বকারী, যা বৈদ্যুতিক বা আলোক সংকেতের প্রতিনিধি হিসেবে কাজ করে। এ বিটস পদ্ধতিতে আট বিট মিলে তৈরি হয় বাইট, যা সাধারণত একটি সংকেতকে সংরক্ষণে সক্ষম। তাহলে কিউবিট কী জিনিস?
এটিও ০-১ বাইনারিকেই ব্যবহার করে তথ্য সংরক্ষণের জন্য। কিন্তু আলাদাভাবে নয়। একই সঙ্গে। অনেকটা কোয়ান্টামতত্ত্বে বর্ণিত পদার্থের কণা ও তরঙ্গ ধর্মের মতো। কারণ কোয়ান্টাম দুনিয়ায় একই কণা একই সঙ্গে একাধিক জায়গায় থাকতে পারে এবং তরঙ্গ ও কণাধর্মী অচরণের মধ্যে তার বিচরণও সাবলীল। এটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারের মূল শক্তি, যা ০-১-এর সহাবস্থানের মাধ্যমে একসঙ্গে বহু তথ্য সংরক্ষণে একে সক্ষম করে তোলে। এটি এর শক্তিকে দ্বিগুণ নয়, বহুগুণ করবে। কারণ এ শক্তি জ্যামিতিক হারে বাড়ে। যেমন দুই কিউবিটে যদি চারটি সংখ্যা সংরক্ষণ করা যায়, তবে তিন কিউবিটে যাবে আটটি, আর চার কিউবিট পারবে ১৬টি সংখ্যা সংরক্ষণ করতে। এটি একই সঙ্গে একাধিক হিসাব করার সক্ষমতাও দেয়। এতে হিসাবের সময় কমে। প্রতিদিন আমরা প্রচুর তথ্য উৎপাদন করি। এসব তথ্য প্রসেস করে তা থেকে অর্থপূর্ণ ইনসাইট বের করতে অনেক কম্পিউটিং শক্তির প্রয়োজন। এতে কোয়ান্টাম কম্পিউটার সেই সময় বাঁচাবে।
অবাস্তবকে বাস্তব করবে
ধরুন, কোনো একটি সমস্যা শেষ করতে বিলিয়ন বছর লাগত। অর্থাৎ প্রায় অসম্ভব গাণিতিক সমস্যার সমাধান এক তুড়িতেই করে ফেলতে পারবে কোয়ান্টাম কম্পিউটার। একসময় যা অসম্ভব বলে ধরে নেওয়া হতো, তা অসম্ভব থাকবে না। প্রচলিত কম্পিউটারকে পেছনে ফেলে এগিয়ে যাবে কোয়ান্টাম কম্পিউটার।
ডাটা নিরাপত্তা
অনেকেই তথ্যের নিরাপত্তায় এনক্রিপশনকে যথেষ্ট মনে করেন। কিন্তু ভার্চুয়াল যে এনক্রিপশন ভাঙা সম্ভব নয় তা তৈরি করা যাবে। এতে ডাটা নিরাপত্তার পরিস্থিতি বদলে যাবে। এখনকার বেশিরভাগ এনক্রিপশন পদ্ধতি ভেঙে দিতে পারবে কোয়ান্টাম কম্পিউটার। এর বদলে হ্যাক ঠেকানোর মতো বিকল্প ব্যবস্থা পাওয়া যাবে।
সব কাজের কাজি
কোয়ান্টাম কম্পিউটারকে বলা যেতে পারে সব কাজের কাজি। প্রচলিত কম্পিউটারে হয়তো মেইল, স্প্রেডশিট বা ডেস্কটপ পাবলিশিংয়ের মতো কাজগুলো ভালোভাবে করা যায়। তবে কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির লক্ষ্যটাই ভিন্ন। এটা মূলত বিভিন্ন সমস্যা সমাধানের বিভিন্ন টুল হিসেবে ব্যবহার করা যাবে। এটা প্রচলিত কম্পিউটারের জায়গা নেবে না। যেমন কোনো বিমানবন্দরের ফ্লাইট শিডিউল সবচেয়ে নিখুঁতভাবে নির্ণয় করার কাজ করা যাবে কোয়ান্টাম কম্পিউটারে।
গতির রাজা
গুগল সম্প্রতি কোয়ান্টাম কম্পিউটারে সুপ্রিমেসি অর্জনের ঘোষণা দিয়েছে। বিখ্যাত বিজ্ঞান সাময়িকী নেচারে প্রকাশিত এ সম্পর্কিত প্রতিবেদনে বলা হয়, গুগলের এআই কোয়ান্টাম টিম কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের ক্ষেত্রে আরেক ধাপ এগিয়ে গেছে। গুগলের সিকামোর প্রসেসর সাড়ে তিন মিনিট সময়ে এমন এক হিসাব সম্পন্ন করতে সক্ষম হয়েছে, যা প্রচলিত সবচেয়ে শক্তিশালী কম্পিউটারের করতে ১০ হাজার বছর সময় লাগত। আর্মহার্স্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষক ক্যাথরিন ম্যাকগিওচের মতে, প্রচলিত কম্পিউটারের চেয়ে হাজার হাজার গুণ গতিসম্পন্ন কোয়ান্টাম কম্পিউটার।
বিগ ডেটার সমাধান
প্রতিদিন আমরা ২ দশমিক ৫ হেক্সাবাইট তথ্য উৎপন্ন করছি, যা ৫০ লাখ ল্যাপটপে থাকা কনটেন্টের সমান। বিশাল এ তথ্যভাণ্ডার বিশ্লেষণ করবে কোনো কম্পিউটার? কোয়ান্টাম কম্পিউটারের পক্ষেই এ পরিমাণ তথ্য প্রসেস করে বিগ ডেটা যুগের চাহিদা মেটানো সম্ভব। ভবিষ্যতে মেশিন বা যন্ত্রের যুগ আসছে। প্রতিটি ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র যন্ত্র থেকেও তৈরি হবে ডেটা। এসব তথ্যের নিখুঁত বিশ্লেষণ করা সম্ভব হবে কোয়ান্টাম কম্পিউটার দিয়েই।
বিদ্যুৎ সাশ্রয়ী
কোয়ান্টাম কম্পিউটারে অধিক বিদ্যুতের প্রয়োজন হবে না। এটি ১০০ থেকে এক হাজারগুণ কম বিদ্যুৎ ব্যবহার করবে, কারণ কোয়ান্টাম টানেলিং নামের এক পদ্ধতি এতে ব্যবহৃত হয়, যাতে বিদ্যুতের খরচ কমে। এছাড়া এ কম্পিউটার নাজুক। যেকোনো ধরনের কম্পন পরমাণুর ওপর প্রভাব ফেলে অসংগতি তৈরি করতে পারে।
উন্নত সফটওয়্যার ও মেশিন লার্নিং
কোয়ান্টাম কম্পিউটারের জন্য ইতোমধ্যে কয়েক ধরনের অ্যালগরিদম তৈরি হয়ে গেছে। এর মধ্যে আনস্ট্রাকচারড ডাটাবেজ খুঁজতে গ্রোভারস অ্যালগরিদম ও বৃহৎ সংখ্যাকে উৎপাদন কাজে লাগাতে সর অ্যালগরিদ উল্লেখযোগ্য। টেকসই কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরি হয়ে গেলে মেশিন লার্নিং সমস্যা সমাধানের জন্য সময় কমাতে সাহায্য করবে।
লেখক : সিনিয়র সাংবাদিক।