अन्तर्राष्ट्रिय युवा दिवसका अवसरमा अनलाइनखबरले सार्वजनिक गरेको ‘४० मुनिका ४०’ सूचीमा रहेका डा. यादवप्रसाद कँडेल विश्वकै ठूला प्रविधि कम्पनीमध्ये एक आईबीएममा वैज्ञानिकका रूपमा कार्यरत छन्। अमेरिकाको युनिभर्सिटी अफ रोचेस्टरबाट क्वान्टम फिजिक्समा पीएचडी गरेका उनले क्वान्टम विज्ञानको अर्थ, सामाजिक उपयोग र भविष्यका सम्भावनाबारे अनलाइनखबरका लागि जनार्दन बरालसँग कुरा गरेका छन्।
क्वान्टम फिजिक्स : प्रकृतिकै सरल भाषा
कँडेलका अनुसार क्वान्टम फिजिक्स प्रकृतिको सबैभन्दा सरल भाषा हो र यस विषयको अनुसन्धान सुरु भएको करिब एक शताब्दी पुग्न लागेको छ। तारा, ग्यालेक्सीजस्ता ठूला पदार्थदेखि अणु, परमाणु, इलेक्ट्रोन र प्रोटोनजस्ता सूक्ष्म कणसम्म प्रकृतिमा विभिन्न तह छन्। हामीले देख्ने ठूला वस्तुको व्यवहार सामान्य विज्ञान वा न्युटनका नियमले बताउँछन्, तर अतिसूक्ष्म कणको अनौठो व्यवहार ती नियमले व्याख्या गर्न सक्दैनन्। सूक्ष्म कण, अल्प ऊर्जा र तिनीहरूबीचको अन्तर्क्रिया बुझ्ने विज्ञान नै क्वान्टम फिजिक्स हो।
मानिस एक्लो हुँदा र संगतमा हुँदा फरक व्यवहार गर्ने गरेजस्तै कणहरू पनि एक्लै, जोडीमा वा समूहमा हुँदा फरक देखिने उनले बताए। प्रकाश र ध्वनिजस्ता तरंगहरूले कम ऊर्जामा कसरी काम गर्छन् भन्ने सूक्ष्म पक्षको अध्ययन पनि यही विधामा हुन्छ। पौराणिक कथामा नारदमुनि एक ठाउँबाट अदृश्य भएर अर्को ठाउँमा प्रकट हुन्छन्। क्वान्टम टेलिपोर्टेसनमा पनि सूचना त्यसरी नै एउटा बिन्दुबाट अर्को बिन्दुमा पुर्याउन सकिने उनले बताए, तर त्यहाँ वस्तु वा कण होइन, केवल सूचना मात्रै स्थानान्तरण हुन्छ।
भौतिकशास्त्र क्लासिकल र क्वान्टम गरी दुई भागमा बाँडिन्छ। रुखबाट फल कहाँ झर्छ भनेर गणना गर्नेदेखि गाडीको ब्रेकिङ दूरी र दैनिक जीवनका ठूला वस्तुको अवस्थासम्म क्लासिकल फिजिक्सले समेट्छ। तर सूर्यको प्रकाश र लेजरको व्यवहार फरक हुन्छ; चिप तथा स्क्रिनजस्ता आधुनिक प्रविधि निर्माण गर्न पदार्थलाई परमाणु तहमा शुद्धीकरण र नापजाँच गर्नुपर्छ। त्यसका लागि न्युटनको नियम मात्र पर्याप्त नहुने र क्वान्टम फिजिक्सकै आवश्यकता पर्ने कँडेल बताउँछन्।
पीएचडीदेखि आईबीएमसम्म
नेपालमा पनि क्वान्टम फिजिक्सको सैद्धान्तिक अध्ययन हुने गरेको र आफ्नो आधार पनि त्यही रहेको कँडेलले बताए। सुरुमा खगोलशास्त्रप्रति रुचि रहे पनि प्रविधिको गहिराइ बुझ्न क्वान्टम फिजिक्स आवश्यक रहेको प्राध्यापकहरूले बताएपछि उनी यता आकर्षित भए। पढाइकै क्रममा सुपरपोजिसन, इन्ट्याङ्गलमेन्ट र टेलिपोर्टेसनजस्ता अवधारणा सुनेपछि नारदमुनिको कथाझैं यस्तो सम्भव हुन्छ भन्ने कुराले उनलाई यही विधामा लाग्न प्रेरित गरेको उनले सुनाए।
पीएचडीका क्रममा उनले क्वान्टम चिप डिजाइन गर्नेदेखि त्यसलाई आफैं निर्माण गरेर परीक्षण गर्ने काम गरे। क्युबिट अर्थात् क्वान्टम चिप बनाउने, परीक्षण गर्ने र क्वान्टम सूचनासम्बन्धी अनुसन्धान उनको प्रमुख काम थियो। उनले इलेक्ट्रोनलाई निश्चित ग्रिड संरचनामा नियन्त्रण गरी चुम्बकको सहायताले क्युबिट तयार पार्ने प्रविधिमा काम गरे। एउटा क्युबिट बनाउन सकिने भए पनि थुप्रै क्युबिटको सञ्जाल बनाएर एउटाको डेटा अर्कोसम्म पुर्याउनु चुनौतीपूर्ण रहेको उनले बताए। आफ्नो पहिलो अनुसन्धानमा उनले इलेक्ट्रोन स्पिन क्युबिटलाई इन्ट्याङ्गल गरेर अलग पार्दै टेलिपोर्टेसनमार्फत एक क्युबिटको सूचना अर्कोमा सफलतापूर्वक स्थानान्तरण गरे। यो अनुसन्धान ‘नेचर’ जर्नलमा प्रकाशित भयो।
क्वान्टम प्रणालीमा क्युबिटको अवस्था हेर्दा मात्रै पनि परिवर्तन हुने भएकाले यसलाई ‘डिकोहेरेन्स’ भनिन्छ। क्वान्टम सूचनालाई तारले बोकेर वा प्रतिलिपि गरेर लैजान सकिँदैन; ‘नो–क्लोनिङ थ्योरम’ले क्युबिटको वास्तविक अवस्था दुरुस्तै कपी गर्न नसकिने बताउँछ। यस्तो अवस्थामा इन्ट्याङ्गल गरिएका कणहरूको प्रयोग गरी टेलिपोर्टेसनमार्फत सूचना पठाउँदा डेटा नष्ट नहुने र नाप्न समेत नपर्ने उनको भनाइ छ। यो प्रविधि नयाँ क्वान्टम कम्प्युटरमा डेटा ट्रान्सफरको आधार बन्न सक्ने उनले बताए।
क्वान्टम कम्प्युटरका सम्भावना र विश्वव्यापी लगानी
डिजिटल कम्प्युटर दैनिक कामका लागि प्रभावकारी भए पनि औषधि बनाउन आवश्यक रसायन र पदार्थको गुण पत्ता लगाउने तथा जलवायु सिमुलेसनजस्ता काममा सीमित रहेको कँडेलले बताए। ठूला सुपर कम्प्युटरहरू धेरै चिप जोडेर बनाइएका हुन्छन्, तर तिनीहरू प्रायः अनुमानका आधारमा चल्छन्। संसारमा ११८ वटा परमाणु भए पनि गणितीय रूपमा पूरै बुझिएको हाइड्रोजन मात्रै भएकाले अरूको व्यवहार हाइड्रोजनकै आधारमा अनुमान गर्नुपर्ने अवस्था छ। प्रकृतिकै भाषामा आधारित क्वान्टम कम्प्युटर त्यही सीमा पार गर्ने उपकरणका रूपमा विकास भइरहेको उनको भनाइ छ।
क्वान्टम कम्प्युटर हातहातमा नआउने र डिजिटल कम्प्युटरले नसक्ने काममा मात्रै प्रयोग हुने उनको अनुमान छ। यसको पहिलो व्यावहारिक प्रयोग औषधि तथा नयाँ पदार्थको विकासमा हुने उनले बताए। विगतमा असम्भव मानिएका रोगको उपचार सम्भव भएजस्तै क्वान्टम कम्प्युटरले नयाँ रसायन र प्रविधिको विकासमा सहज बनाउने उनको भनाइ छ।
दोस्रो महत्त्वपूर्ण क्षेत्र साइबर सुरक्षा हो। ठूला क्वान्टम कम्प्युटर बनेपछि अहिलेको क्रिप्टोग्राफी र पासवर्ड ब्रेक हुन सक्ने भएकाले सुरक्षित प्रणालीबारे चासो बढेको छ। क्वान्टम कम्प्युटर बनेपछि डिक्रिप्ट गर्न सकिन्छ भन्ने आशामा अहिल्यै डेटा संकलन गरेर राख्ने ‘ग्यादर नाउ, डिक्रिप्ट लेटर’ अवधारणा सुरु भइसकेको उनले सुनाए। तेस्रो, पूँजीबजारमा पनि क्वान्टम कम्प्युटिङ उपयोगी हुन सक्छ। मानिसहरू बढ्दै जाँदा व्यवहारमा आउने जटिलताझैं सेयर बजारको पोर्टफोलियो अप्टिमाइजेसन, अप्सन प्राइसिङ र हाइ–फ्रिक्वेन्सी ट्रेडिङजस्ता काममा यसले सघाउन सक्ने उनको भनाइ छ।
आईबीएममा आफूले विश्वविद्यालयको प्रयोगशालामा हुने आधारभूत अनुसन्धानजस्तै काम गर्ने कँडेलले बताए। ठूला प्रविधि कम्पनीहरूले १०–२० वर्षपछिको प्रविधिबारे आधारभूत विज्ञानमै अनुसन्धान गर्छन्; आफूले पनि क्वान्टम कम्प्युटिङमा भविष्यमा आउन सक्ने समस्या र आवश्यक प्रविधिबारे फिजिक्स तहमै काम गर्ने उनले बताए। पीएचडीको अनुसन्धानकै निरन्तरता भए पनि सिधै बजारमा बेच्ने उत्पादन नबनाई भोलिका क्वान्टम कम्प्युटरलाई मार्गनिर्देश गर्ने चिप वा क्युबिट कसरी बनाउने भन्ने विषयमा काम भइरहेको छ।
क्वान्टम कम्प्युटिङ अनुसन्धानको सुरुवात सन् १९९० को दशकतिर भएको थियो। सुरुमा सरकारी अनुसन्धान केन्द्र र विश्वविद्यालयहरूले लगानी गरे पनि यो भविष्यको मुख्य प्रविधि हुने देखिएपछि अहिले लगानीमा प्रतिस्पर्धा बढेको कँडेलले बताए। अमेरिका, चीन, युरोपेली संघ र अस्ट्रेलियाका सरकारले यसमा उल्लेख्य बजेट छुट्याएका छन्। आईबीएम, गुगल र इन्टेलजस्ता निजी कम्पनीले पनि ठूलो लगानी गरिरहेका छन्। आईबीएमले आगामी पाँच वर्षमा १० अर्ब डलर खर्च गर्ने घोषणा गरेको छ, जुन नेपालको वार्षिक बजेटको करिब दुई तिहाइ बराबर हो।
अहिलेसम्मकै ठूलो उपलब्धि रसायनको सिमुलेसन रहेको उनले बताए। डिजिटल सुपर कम्प्युटरले अनुमानका आधारमा पनि समाधान गर्न नसक्ने समस्या क्वान्टम कम्प्युटरले समाधान गर्न थालेका छन्। आगामी दिनमा क्यान्सरजस्ता जटिल रोगको उपचार, नयाँ औषधि पत्ता लगाउने र १०–२० वर्षअघि सोच्न नसकिएका प्रविधि विकासमा यसले सघाउने उनको भनाइ छ। आर्थिक र रणनीतिक महत्त्वकै कारण शक्ति राष्ट्रहरूबीच प्रतिस्पर्धा सुरु भइसकेको छ र देशहरूले प्रविधि निर्यातमा नियन्त्रण गर्न थालेका छन्। अमेरिका र चीनले आ–आफ्नो प्रविधि आफ्नै देशभित्र सीमित राख्न खोजिरहेको उनले बताए।
