বৃহত্তর মলিকিউলার সিমুলেশনের রেকর্ড এসেছে দলগত প্রচেষ্টায়, শুধু কোয়ান্টাম হার্ডওয়্যারের জোরে নয়
কোয়ান্টাম কম্পিউটার মলিকিউলার সিমুলেশনে একটি নতুন মাইলফলকে পৌঁছেছে, তবে এই অর্জনটি কোয়ান্টাম অগ্রগতির মতোই হাইব্রিড কম্পিউটিংয়ের কথাও বলে। Cleveland Clinic, IBM এবং Japan’s RIKEN-এর গবেষকেরা দুটি IBM Heron কোয়ান্টাম কম্পিউটার এবং Fugaku ও Miyabi-G সুপারকম্পিউটার ব্যবহার করে অণুর বৈশিষ্ট্য এমন এক অভূতপূর্ব স্কেলে সিমুলেট করেছেন, যার মধ্যে ছিল ১২,৬৩৫ পরমাণুর একটি অণু।
New Scientist-এ প্রকাশিত প্রতিবেদনের মতে, এটি এখন পর্যন্ত কোয়ান্টাম হার্ডওয়্যার ব্যবহার করে সিমুলেট করা সবচেয়ে বড় অণু, এবং আগের রেকর্ডধারীর তুলনায় প্রায় ৪০ গুণ বড়। কাজটি দুটি প্রোটিন-লিগ্যান্ড কমপ্লেক্সের ওপর কেন্দ্রীভূত ছিল, এমন সিস্টেম যা গুরুত্বপূর্ণ কারণ তাদের ইলেকট্রনিক বৈশিষ্ট্য বোঝা ওষুধ আবিষ্কার এবং বায়োমেডিকেল গবেষণার কেন্দ্রে রয়েছে।
এই ফলাফল মানে এই নয় যে কোয়ান্টাম কম্পিউটার এখন রসায়নের জন্য প্রচলিত মেশিনের বিকল্প হয়ে গেছে। বরং এর বিপরীত শিক্ষাটিই বেশি কার্যকর: আজকের কোয়ান্টাম ডিভাইসগুলো এখনও এত ছোট এবং ত্রুটিপ্রবণ যে তারা এসব সমস্যা একা সমাধান করতে পারে না, তবে একটি বৃহত্তর ক্লাসিকাল ওয়ার্কফ্লোর ভেতরে যুক্ত হলে তারা মূল্য যোগ করতে পারে। এটাই এই প্রদর্শনকে গুরুত্বপূর্ণ করে তোলে। এটি কোয়ান্টাম advantage-এর জন্য একটি বাস্তবসম্মত স্বল্পমেয়াদি পথের দিকে ইঙ্গিত করে, যদিও সেই advantage এখনো সীমিত এবং ব্যাপক সহায়তানির্ভর।
হাইব্রিড পদ্ধতিটি কীভাবে কাজ করল
টিমটি সিমুলেশনকে চারটি মেশিনে ভাগ করে। কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলো অণুর খণ্ডগুলোর নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য-সংক্রান্ত বাছাই করা গণনা পরিচালনা করে, আর সুপারকম্পিউটারগুলো মডেলিংয়ের অন্য অংশগুলো সামলায় এবং বিস্তৃত গণনাগত প্রক্রিয়ার সমন্বয় করে। এই ওয়ার্কফ্লো ১০০ ঘণ্টারও বেশি সময় ধরে কোয়ান্টাম এবং ক্লাসিকাল সিস্টেমের মধ্যে এদিক-ওদিক চলেছে।
এই কাঠামো ক্ষেত্রটির বর্তমান অবস্থা প্রতিফলিত করে। ইলেকট্রনের আচরণের মতো কোয়ান্টাম-যান্ত্রিক সমস্যার জন্য কোয়ান্টাম ডিভাইস স্বাভাবিকভাবেই উপযুক্ত, তবে সেগুলো এখনও noise, সীমিত qubit সংখ্যা এবং এক্সিকিউশন-সংক্রান্ত বাধায় ভোগে। বিপরীতে, সুপারকম্পিউটার নির্ভরযোগ্য এবং বিপুল শক্তিশালী, কিন্তু সবচেয়ে কঠিন কোয়ান্টাম কেমিস্ট্রির কাজে প্রায়ই আনুমানিক পদ্ধতি দরকার হয়। হাইব্রিড আর্কিটেকচার এই শক্তিগুলোকে একত্র করার চেষ্টা করে, এমন একটি পুরোপুরি-কোয়ান্টাম ভবিষ্যতের জন্য অপেক্ষা না করে যা এখনও বহু বছর দূরে থাকতে পারে।
গবেষকেরা অণুগুলোর চারপাশে একটি জলের স্তরও যুক্ত করেছিলেন, যা সিমুলেশনকে বাস্তব ল্যাবরেটরি অবস্থার কাছাকাছি নিয়ে যায়। এটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ অনেক জৈবিকভাবে প্রাসঙ্গিক পারস্পরিক ক্রিয়া পরিবেশের ওপর খুব বেশি নির্ভরশীল। শুধু পরমাণুর সংখ্যা দিয়ে মাপা একটি রেকর্ড, যদি সিস্টেমকে প্রেক্ষাপট থেকে আলাদা করা হয়, তবে কম অর্থবহ হবে। এখানে উৎস লেখা বিজ্ঞানসম্মতভাবে প্রাসঙ্গিক, কেবল বড় নয়, এমন একটি বেঞ্চমার্ক তৈরির প্রচেষ্টারই ইঙ্গিত দেয়।
মলিকিউলার সিমুলেশন কেন গুরুত্বপূর্ণ
কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের সবচেয়ে বেশি উদ্ধৃত ব্যবহারের একটি হলো রসায়ন সিমুলেট করা। ইলেকট্রন, বন্ধন এবং অণুর শক্তি সবই কোয়ান্টাম সিস্টেম; তাই নীতিগতভাবে কোয়ান্টাম হার্ডওয়্যার তাদের বর্ণনার জন্য আরও উপযুক্ত স্বাভাবিক ভাষা দেয়। এ ধরনের সিমুলেশন যদি যথেষ্ট সঠিক এবং স্কেলযোগ্য হয়ে ওঠে, তবে তা ওষুধ, অনুঘটক এবং উপকরণ অনুসন্ধানকে উন্নত করতে পারে।
এই সম্ভাবনা বহু বছর ধরে স্পষ্ট, কিন্তু অগ্রগতি হার্ডওয়্যারের বাস্তবতায় সীমাবদ্ধ। “এখন পর্যন্ত সবচেয়ে বড় অণু” বাক্যটি নাটকীয় শোনালেও, ক্ষেত্রটি প্রায়ই সতর্কভাবে সাজানো প্রদর্শনের মাধ্যমে এগিয়েছে, যেখানে কোয়ান্টাম প্রসেসর একটি বড় সমস্যার ছোট, কৌশলগতভাবে নির্বাচিত অংশটি সামলায়। নতুন ফলটি সেই ধাঁচেরই, কিন্তু আগের তুলনায় অনেক বেশি উচ্চাভিলাষী স্কেলে।
অতএব, এই কাজটি দুটি অণু সম্পর্কে একটি স্বতন্ত্র বৈজ্ঞানিক উত্তর হিসেবে কম এবং কার্যকর partitioning strategies আরও ভালো হচ্ছে—এই সংকেত হিসেবে বেশি গুরুত্বপূর্ণ। গবেষকেরা যদি ঠিক কোন উপসমস্যাগুলো কোয়ান্টাম চিকিৎসা থেকে উপকৃত হয় তা শনাক্ত করতে পারেন এবং সেই ফলাফল ক্লাসিকাল পাইপলাইনে দক্ষতার সঙ্গে ফেরত দিতে পারেন, তাহলে fault-tolerant কোয়ান্টাম কম্পিউটারের জন্য অপেক্ষা না করেই বাস্তব বৈজ্ঞানিক ওয়ার্কফ্লোতে অগ্রগতি শুরু হতে পারে।
এটি কী প্রমাণ করে, আর কী করে না
সরবরাহিত উৎস লেখা একটি স্পষ্ট সিদ্ধান্তকে সমর্থন করে: হাইব্রিড কোয়ান্টাম-ক্লাসিকাল সিস্টেম এখন পূর্ববর্তী কোয়ান্টাম হার্ডওয়্যার রেকর্ডের তুলনায় অনেক বড় স্কেলে মলিকিউলার সিমুলেশনে অংশ নিতে পারে। তবে এটি একা প্রমাণ করে না যে এই পদ্ধতি ইতিমধ্যেই খরচ, নির্ভুলতা বা গতিতে সেরা ক্লাসিকাল পদ্ধতির চেয়ে ভালো, বা আজই শিল্প-প্রচলিত কাজকর্ম বদলে দেয়।
এই পার্থক্যটি গুরুত্বপূর্ণ। রেকর্ডভাঙা প্রদর্শন মূল্যবান, কিন্তু পাঠকেরা যদি প্রতিটি মাইলফলককে তাৎক্ষণিক বাণিজ্যিক উপযোগিতা মনে করেন, তাহলে তা ভুলভাবে বোঝা হতে পারে। এখানে অধিকতর গ্রহণযোগ্য ব্যাখ্যা হলো, গবেষকেরা বর্তমান noisy কোয়ান্টাম মেশিন এবং রসায়ন ও চিকিৎসায় গুরুত্বপূর্ণ সমস্যার মধ্যে একটি কার্যকর সেতু নির্মাণ করছেন।
বিভিন্ন প্রতিষ্ঠানে অবস্থিত দুটি Heron সিস্টেমের ব্যবহার আরেকটি বাস্তবধর্মী বিষয়ও ইঙ্গিত করে: কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এখন আর কেবল ল্যাবরেটরির কৌতূহল নয়, বরং বিতরণকৃত গবেষণা অবকাঠামোর অংশ হয়ে উঠছে। বড় সুপারকম্পিউটিং সেন্টারের সঙ্গে মিলিয়ে, কোয়ান্টাম প্রসেসরকে বৃহত্তর বৈজ্ঞানিক কম্পিউটিং পাইপলাইনের বিশেষায়িত অ্যাক্সেলারেটর হিসেবে ধরা যেতে পারে।
ক্ষেত্রটির জন্য তাৎপর্য
কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের জন্য এটি এমন ফল, যার আরও বেশি প্রয়োজন রয়েছে: নির্দিষ্ট, প্রযুক্তিগতভাবে বিশ্বাসযোগ্য এবং অর্থবহ ব্যবহারক্ষেত্রের সঙ্গে যুক্ত। এটি বিপ্লবের দাবি বাড়িয়ে বলে না, কিন্তু এমন একটি ক্ষেত্রে অগ্রগতি দেখায় যেখানে হাইপ প্রায়ই হার্ডওয়্যারের চেয়ে এগিয়ে গেছে। IBM, Cleveland Clinic এবং RIKEN-এর সহযোগিতাও দেখায়, অগ্রগতি সম্ভবত কীভাবে ঘটবে: হার্ডওয়্যার নির্মাতা, সুপারকম্পিউটিং প্রতিষ্ঠান এবং অ্যাপ্লিকেশন-কেন্দ্রিক গবেষকদের জোটের মাধ্যমে।
ওষুধ আবিষ্কার এবং বায়োমেডিকেল মডেলিংয়ের ক্ষেত্রে, তাৎক্ষণিক প্রভাব এখনও অনুসন্ধানমূলক। কিন্তু হাইব্রিড ওয়ার্কফ্লো উন্নত হতে থাকলে, বিজ্ঞানীরা আরও বেশি নির্ভুলতার সঙ্গে যে অণু ও পারস্পরিক ক্রিয়াগুলো অধ্যয়ন করতে পারেন, তার পরিসর ধীরে ধীরে বাড়তে পারে। কারণ binding behavior এবং molecular energetics বোঝার ক্ষেত্রে ছোট উন্নতিও সম্ভাব্য যৌগগুলিকে অগ্রাধিকার দেওয়ার পদ্ধতিকে প্রভাবিত করতে পারে।
গভীর বার্তাটি হলো, কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের ভবিষ্যৎ ধাপে ধাপে, প্রতিস্থাপনের মাধ্যমে নয়, একীকরণের মাধ্যমে আসতে পারে। এই রেকর্ড-আকারের মলিকিউলার সিমুলেশন সেই দিকেরই একটি পদক্ষেপ। কোয়ান্টাম কম্পিউটার একা জেতেনি। তার প্রয়োজনও ছিল না।
এই নিবন্ধটি New Scientist-এর প্রতিবেদনের ভিত্তিতে লেখা। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.