भारतीय प्रयोगशाला ने प्राप्त की सत्यापित क्वांटम श्रेष्ठता: BITS पिलानी-IBM की उपलब्धि के मायने
भारत की क्वांटम कंप्यूटिंग महत्वाकांक्षाओं के लिए एक ऐतिहासिक विकास में, BITS पिलानी के वैज्ञानिकों ने, IBM क्वांटम के साथ मिलकर, एक IBM क्वांटम प्रोसेसर के 120 क्यूबिट्स पर उप-परमाणु कणों के व्यवहार का अनुकरण किया, जिसे उन्होंने मात्र 20 सेकंड में पूरा किया, जबकि एक शास्त्रीय (क्लासिकल) कंप्यूटर को इस गणना में दो घंटे लगते। महत्वपूर्ण रूप से, इस परिणाम को क्वांटम एडवांटेज ट्रैकर (QAT) द्वारा स्वतंत्र रूप से “सक्रिय” के रूप में सत्यापित किया गया है, जो नवंबर 2025 में IBM द्वारा फ्लैटायरन इंस्टीट्यूट के साथ मिलकर आरंभ की गई एक कठोर सहकर्मी-समीक्षा प्रणाली है, जिससे यह विश्व भर में इस जाँच से उत्तीर्ण होने वाले गिने-चुने परिणामों में से एक तथा किसी भारतीय प्रयोगशाला का पहला परिणाम बन गया है।
यह उपलब्धि भारत की विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी नीति के लिए गहन महत्व रखती है, क्योंकि यह राष्ट्रीय क्वांटम मिशन के अंतर्गत ठोस प्रगति को दर्शाती है, जो केंद्रीय मंत्रिमंडल द्वारा वर्ष 2023 में भारत की क्वांटम कंप्यूटिंग, संचार तथा संवेदन क्षमताओं के निर्माण हेतु स्वीकृत ₹6,003 करोड़ का कार्यक्रम है। UPSC अभ्यर्थियों के लिए, यह भारत की सामरिक प्रौद्योगिकी स्थिति का एक महत्वपूर्ण केस स्टडी है, जो वास्तविक वैज्ञानिक उपलब्धि और शेष संरचनात्मक अंतर, दोनों को दर्शाता है: भारत के पास एल्गोरिदमी प्रतिभा है, परंतु स्वदेशी, उच्च-स्तरीय क्वांटम हार्डवेयर का अभाव है, जिससे शोधकर्ताओं को विदेश में स्थित मशीनों पर निर्भर रहना पड़ता है।
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BITS पिलानी के भौतिकी विभाग की डॉ. इंद्रक्षी रायचौधरी के नेतृत्व वाली टीम ने उच्च-ऊर्जा भौतिकी की एक समस्या का समाधान किया — प्रबल नाभिकीय बल द्वारा शासित क्वार्क और ग्लूऑन का अनुकरण — एक ऐसा क्षेत्र जहाँ शास्त्रीय कंप्यूटर संबंधित गणनाओं की घातांकीय जटिलता के कारण वास्तविक समय में कणों के विकास को ट्रैक करने में संघर्ष करते हैं। टीम के एल्गोरिदम ने गणितीय अतिरेक (रिडंडेंसी) को इतनी प्रभावी ढंग से कम किया कि यह पूर्व शोधकर्ताओं द्वारा उपयोग किए गए 27 क्यूबिट्स से बढ़कर 120 क्यूबिट्स तक स्केल हो सका, तथा डॉ. रायचौधरी ने कहा है कि यदि 1,000-क्यूबिट मशीन उपलब्ध हो, तो यह उस तक निर्बाध रूप से स्केल हो सकता है।
पृष्ठभूमि एवं संदर्भ
क्वांटम कंप्यूटर जटिल परस्पर-क्रियाशील क्वांटम प्रणालियों, जहाँ कण एक-दूसरे को परस्पर प्रभावित करते हैं, के अनुकरण में उत्कृष्ट होते हैं, एक ऐसा कार्य जो शास्त्रीय कंप्यूटरों के लिए घातांकीय रूप से कठिन है, यद्यपि क्वांटम कंप्यूटर सरल अंकगणितीय कार्यों में तुलनात्मक रूप से कमज़ोर होते हैं जिन्हें शास्त्रीय कैलकुलेटर सहजता से संभाल लेते हैं। यह “क्वांटम श्रेष्ठता” (quantum advantage) ठीक कहाँ लागू होती है, इसे समझना ही इस क्षेत्र में वैश्विक निवेश को प्रेरित करने वाली केंद्रीय चुनौती है।
पाँच महत्वपूर्ण मुख्य बिंदु
- BITS पिलानी के शोधकर्ताओं ने, IBM क्वांटम के साथ मिलकर, एक IBM प्रोसेसर के 120 क्यूबिट्स पर उप-परमाणु कणों के व्यवहार का अनुकरण 20 सेकंड में किया, जबकि एक शास्त्रीय कंप्यूटर को इस कार्य में लगभग दो घंटे लगते।
- इस परिणाम को क्वांटम एडवांटेज ट्रैकर (QAT) द्वारा “सक्रिय” प्रमाणित किया गया है, जिसे नवंबर 2025 में IBM और फ्लैटायरन इंस्टीट्यूट द्वारा आरंभ किया गया था, जिससे यह लगभग 220 दर्ज प्रविष्टियों में से — जिनमें से केवल लगभग एक दर्जन ही सक्रिय बचे हैं — इस कठोर सत्यापन प्रक्रिया से उत्तीर्ण होने वाला पहला भारतीय प्रयोगशाला परिणाम बन गया।
- इस शोध ने उच्च-ऊर्जा भौतिकी की एक वास्तविक रूप से उपयोगी समस्या — प्रबल नाभिकीय बल द्वारा बद्ध क्वार्क तथा ग्लूऑन का अनुकरण — को संबोधित किया, जो गूगल के 2019 के दावे जैसे पूर्व “बनावटी” क्वांटम श्रेष्ठता प्रदर्शनों से भिन्न है, जिसका कोई व्यावहारिक उपयोग नहीं था।
- भारत का राष्ट्रीय क्वांटम मिशन, जिसे केंद्रीय मंत्रिमंडल द्वारा 2023 में ₹6,003 करोड़ के परिव्यय के साथ स्वीकृत किया गया, बेंगलुरु सहित हबों में क्वांटम एल्गोरिदम शोध को वित्तपोषित कर रहा है, परंतु देश के पास वर्तमान में कोई स्वदेशी उच्च-स्तरीय क्वांटम हार्डवेयर नहीं है, जिससे विदेशी मशीनों पर निर्भरता बनी हुई है।
- BITS पिलानी टीम की एन्कोडिंग पद्धति ने गणितीय अतिरेक को इतनी प्रभावी ढंग से कम किया कि उनका एल्गोरिदम, जो पूर्व में अधिकतम 27 क्यूबिट्स पर चलता था, 120 क्यूबिट्स तक स्केल किया गया, तथा शोधकर्ताओं का कहना है कि यह 1,000-क्यूबिट प्रोसेसर तक निर्बाध रूप से विस्तारित हो सकता है।
वैज्ञानिक एवं तकनीकी महत्व
टीम की उपलब्धि उन गिने-चुने तीन समस्याओं में से एक को हल करने में निहित है, जो भौतिकविदों के लिए उपयोगी हैं और अब तक शास्त्रीय सुपरकंप्यूटरों की पहुँच से बाहर रही हैं, विशेषज्ञ आकलनों के अनुसार। गूगल के प्रसिद्ध 2019 क्वांटम सर्वोच्चता दावे के विपरीत, जिसने एक कृत्रिम समस्या हल की थी जिसे विशेष रूप से क्वांटम हार्डवेयर के अनुकूल होने के कारण चुना गया था और जिसका कोई वास्तविक-विश्व उपयोग नहीं था, BITS पिलानी-IBM का कार्य कण भौतिकी के एक जीवंत प्रश्न को संबोधित करता है: प्रोटॉन के भीतर क्वार्क और ग्लूऑन कैसे गतिशील रूप से विकसित होते हैं, यह समझना, जो कण भौतिकी के मानक मॉडल (Standard Model) के लिए केंद्रीय गणना है। यूरोपीय नाभिकीय अनुसंधान संगठन CERN के शोधकर्ताओं ने इस बात में रुचि व्यक्त की है कि क्या यह भारत-विकसित दृष्टिकोण उनके स्वयं के कण व्यवहार अनुकरणों का विस्तार कर सकता है।
संस्थागत ढाँचा: राष्ट्रीय क्वांटम मिशन
राष्ट्रीय क्वांटम मिशन (NQM), जिसे अप्रैल 2023 में आठ वर्षों में ₹6,003 करोड़ के बजट के साथ स्वीकृत किया गया, का उद्देश्य क्वांटम कंप्यूटिंग, संचार, संवेदन तथा सामग्री में स्वदेशी क्षमताओं का निर्माण करना है, जिसके लिए प्रमुख संस्थानों में चार विषयगत हब (Thematic Hubs) स्थापित किए जा रहे हैं। मिशन का लक्ष्य कार्यक्रम के पाँचवें से आठवें वर्ष के भीतर 50 से 1,000 भौतिक क्यूबिट का क्वांटम कंप्यूटर विकसित करना है। BITS पिलानी का परिणाम यह प्रदर्शित करता है कि भारत के पास मज़बूत एल्गोरिदमी एवं सैद्धांतिक क्षमता है, भले ही स्वदेशी हार्डवेयर विकास अभी प्रगति में है, जो मिशन के सॉफ़्टवेयर एवं हार्डवेयर, दोनों ट्रैकों पर दोहरे फोकस को रेखांकित करता है।
शासन एवं संरचनात्मक चुनौतियाँ
इस उपलब्धि द्वारा उजागर की गई एक महत्वपूर्ण संरचनात्मक कमज़ोरी IBM जैसे विदेशी क्वांटम हार्डवेयर प्रदाताओं पर भारत की निरंतर निर्भरता है। डॉ. रायचौधरी की स्वयं की टिप्पणी कि “एल्गोरिदम के बिना, हार्डवेयर बेकार है” दोनों तरफ से सत्य है: स्वदेशी हार्डवेयर के बिना, भारत की एल्गोरिदमी प्रगति विदेशी क्वांटम प्रोसेसरों तक निरंतर पहुँच पर निर्भर बनी रहती है, एक ऐसी निर्भरता जो भू-राजनीतिक तनावों द्वारा प्रौद्योगिकी पहुँच को सीमित किए जाने पर एक सामरिक कमज़ोरी बन सकती है, जो सेमीकंडक्टर क्षेत्र में उठाई गई चिंताओं के समान है।
भारत के क्वांटम एवं उच्च शिक्षा पारिस्थितिकी तंत्र से बिहार का संबंध
यद्यपि यह विशिष्ट सफलता BITS पिलानी के गोवा परिसर में उत्पन्न हुई, बिहार के उच्च शिक्षा संस्थान, जिनमें IIT पटना और दक्षिण बिहार केंद्रीय विश्वविद्यालय शामिल हैं, विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विभाग के आउटरीच कार्यक्रमों तथा राष्ट्रीय क्वांटम मिशन के अंतर्गत सहयोगात्मक शोध अनुदानों के माध्यम से भारत के राष्ट्रीय क्वांटम शोध पारिस्थितिकी तंत्र में क्रमशः अधिक एकीकृत हो रहे हैं। जैसे-जैसे भारत अपने विषयगत हबों के नेटवर्क का विस्तार करता है, बिहार-स्थित संस्थानों को लक्षित क्वांटम कंप्यूटिंग एवं क्वांटम एल्गोरिदम शोध फेलोशिप का विस्तार देने का एक सशक्त तर्क है, जो पूर्वी और दक्षिणी/पश्चिमी भारत के बीच उन्नत STEM शोध अवसंरचना में महत्वपूर्ण क्षेत्रीय असमानता को दूर करने में सहायक होगा, एक असमानता जो मुख्यतः बेंगलुरु, मुंबई तथा दिल्ली-एनसीआर के आस-पास क्वांटम शोध की सघनता में स्पष्ट दिखाई देती है।
तुलनात्मक वैश्विक संदर्भ
वैश्विक क्वांटम दौड़ में भारत की स्थिति संयुक्त राज्य अमेरिका और चीन की तुलना में अभी विनम्र बनी हुई है, जिन दोनों ने दसियों अरब डॉलर का निवेश किया है तथा स्वदेशी क्वांटम हार्डवेयर विनिर्माण क्षमता रखते हैं। हालाँकि, BITS पिलानी टीम द्वारा प्रदर्शित एल्गोरिदमी दक्षता तथा समस्या-विशिष्ट अनुकूलन को प्राथमिकता देने का भारत का दृष्टिकोण, एक संसाधन-कुशल रणनीति का प्रतिनिधित्व करता है जो अभी अपना हार्डवेयर आधार निर्मित कर रहे देश के अनुकूल है, जो हार्डवेयर विनिर्माण की तुलना में सॉफ़्टवेयर सेवाओं में भारत की ऐतिहासिक शक्ति के समान है।
आगे की राह
भारत को विदेशी प्रोसेसरों पर निर्भरता कम करने के लिए राष्ट्रीय क्वांटम मिशन के हार्डवेयर ट्रैक के अंतर्गत स्वदेशी क्वांटम हार्डवेयर विकास में तेज़ी लानी चाहिए; भारतीय क्वांटम शोध की विश्वसनीयता निर्मित करने हेतु घरेलू स्तर पर क्वांटम एडवांटेज ट्रैकर-शैली की कठोर सत्यापन संस्कृति का विस्तार करना चाहिए; बिहार सहित अल्प-प्रतिनिधित्व वाले क्षेत्रों के संस्थानों के लिए समर्पित क्वांटम कंप्यूटिंग पहुँच कार्यक्रम स्थापित करने चाहिए; तथा BITS पिलानी एल्गोरिदम में उभरती CERN की रुचि जैसे अंतर्राष्ट्रीय सहयोग को गहरा करना चाहिए, साथ ही किसी एक विदेशी हार्डवेयर प्रदाता पर अत्यधिक निर्भरता के विरुद्ध सुरक्षा उपाय भी निर्मित करने चाहिए।
UPSC और SSC परीक्षाओं के लिए प्रासंगिकता
UPSC मुख्य परीक्षा के लिए यह विषय GS पेपर-III के अंतर्गत “विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी में भारतीयों की उपलब्धियाँ,” “प्रौद्योगिकी का स्वदेशीकरण,” तथा “दैनिक जीवन में विकास एवं उनके अनुप्रयोग एवं प्रभाव” से प्रासंगिक है। यह प्रौद्योगिकी एवं आत्मनिर्भरता से संबंधित निबंध विषयों से भी जुड़ता है। SSC परीक्षाओं के लिए यह विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी समसामयिकी खंड में प्रासंगिक है। प्रमुख शब्द हैं: क्यूबिट, क्वांटम एडवांटेज, राष्ट्रीय क्वांटम मिशन, क्वांटम एडवांटेज ट्रैकर (QAT), तथा कण भौतिकी का मानक मॉडल।