ऑक्सफोर्ड में $5 मिलियन के हेल्थकेयर पुरस्कार के लिए क्वांटम कंप्यूटरों की दौड़

$5 मिलियन का सवाल

ऑक्सफोर्ड के बाहरी इलाके में एक प्रयोगशाला में, लेज़र ग्रिड में निलंबित सीज़ियम परमाणुओं से बना एक क्वांटम कंप्यूटर अपने क्षण की प्रतीक्षा कर रहा है। यह मशीन इतनी छोटी है कि इसे इमारत से बाहर ले जाया जा सकता है, फिर भी इतनी शक्तिशाली है कि इसके कोलोराडो-स्थित मालिक Infleqtion का मानना है कि यह इस सप्ताह कैलिफ़ोर्निया के Marina del Rey में होने वाली एक प्रतियोगिता में $5 मिलियन जीत सकती है। यह पुरस्कार उस टीम को मिलेगा जो एक ऐसा क्वांटम एल्गोरिदम दिखा सके जो किसी वास्तविक स्वास्थ्य-सेवा समस्या को हल करे, जिसे पारंपरिक क्लासिकल कंप्यूटर संभाल नहीं सकते — एक ऐसी चुनौती जो इतनी कठिन है कि प्रतियोगिता के आयोजक भी संदेह करते हैं कि कोई भी व्यक्ति पूरी ग्रैंड प्राइज़ जीत पाएगा।

यह प्रतियोगिता Quantum for Bio (Q4Bio) है, जिसे गैर-लाभकारी संस्था Wellcome Leap संचालित कर रही है। यह 30 महीनों से 12 टीमों के साथ चल रही है, जिनमें से प्रत्येक को विकास के लिए $1.5 मिलियन की फंडिंग मिली है। छह टीमें फाइनल तक पहुंच चुकी हैं। मिलकर, उनका काम अब तक का सबसे गंभीर प्रयास है उस मूल प्रश्न का उत्तर देने के लिए जो पूरे क्वांटम कंप्यूटिंग क्षेत्र पर मंडरा रहा है: क्या आज की शोरयुक्त, त्रुटि-प्रवण मशीनें दुनिया के लिए वास्तव में उपयोगी कुछ कर सकती हैं?

एक हाइब्रिड समाधान जिसकी किसी ने उम्मीद नहीं की थी

Q4Bio से सामने आया सबसे महत्वपूर्ण तकनीकी निष्कर्ष शायद यह नहीं होगा कि कौन सी टीम जीतेगी, बल्कि यह होगा कि वर्तमान क्वांटम हार्डवेयर की सीमाओं पर सभी टीमों ने कैसे प्रतिक्रिया दी। ऐसे प्रोसेसरों का सामना करते हुए जो शोर, सीमित क्विबिट संख्या और उच्च त्रुटि दरों से जूझते हैं, सभी छह फाइनलिस्ट टीमों ने हाइब्रिड क्वांटम-क्लासिकल दृष्टिकोण विकसित किए — अधिकांश गणना पारंपरिक प्रोसेसरों को सौंप दी, और फिर क्वांटम हार्डवेयर का उपयोग केवल उन विशिष्ट उप-समस्याओं के लिए किया जहां क्लासिकल विधियाँ पैमाने पर काम नहीं कर पातीं।

यह शुरुआती लोकप्रिय कल्पना वाला क्वांटम कंप्यूटिंग नहीं है, जिसमें क्वांटम मशीनें अपने दम पर पूरी गणनाएँ चलातीं। यह कुछ अधिक व्यावहारिक और अधिक दिलचस्प है: क्वांटम और क्लासिकल प्रणालियों के बीच श्रम-विभाजन, जिसमें प्रत्येक अपनी वास्तविक ताकत के अनुसार काम करता है। क्लासिकल कंप्यूटर समस्या के उन हिस्सों को संभालते हैं जिनमें वे दक्ष हैं; क्वांटम हार्डवेयर उन हिस्सों को संबोधित करता है जहां क्वांटम प्रभाव ऐसा लाभ देते हैं जिसे क्लासिकल रूप से दोहराया नहीं जा सकता। इस हाइब्रिड दृष्टिकोण ने एक उप-उत्पाद के रूप में ऐसे एल्गोरिदमिक सुधार भी दिए हैं जो क्लासिकल कंप्यूटिंग प्रदर्शन को बेहतर बनाते हैं — एक ऐसा निष्कर्ष जिसका मूल्य तब भी बना रहता है, चाहे अंततः क्वांटम घटक कैसा भी प्रदर्शन करे।

वे समस्याएं जिन पर काम हो रहा है

Q4Bio टीमें सैद्धांतिक समस्याओं पर काम नहीं कर रहीं। हेलसिंकी-आधारित Algorithmiq ने Cleveland Clinic के सहयोग से IBM के एक सुपरकंडक्टिंग क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करके एक प्रकाश-सक्रिय कैंसर दवा का सिमुलेशन किया है — एक फोटोडायनामिक थेरेपी एजेंट जो पहले से ही ब्लैडर कैंसर के लिए चरण II नैदानिक परीक्षणों में है। क्वांटम-गणना किया गया यह सिमुलेशन दवा को अतिरिक्त कैंसर प्रकारों के इलाज के लिए फिर से डिज़ाइन करने में मदद करेगा, यह एक ऐसा अनुप्रयोग है जिसे क्लासिकल रूप से मॉडल करना असंभव है क्योंकि इसमें शामिल आणविक गतिकी पारंपरिक हार्डवेयर पर संगणनात्मक रूप से असाध्य है।

Oxford University के Sergii Strelchuk मनुष्यों और रोगजनकों के बीच आनुवंशिक विविधता को ग्राफ-आधारित डेटा संरचनाओं के माध्यम से मैप करने के लिए एक क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग कर रहे हैं, जो स्केल बढ़ने पर क्लासिकल सॉल्वरों पर भारी पड़ती हैं। यह प्रणाली जीनोमिक डेटा में छिपे संबंधों को उजागर कर सकती है, जो उपचार मार्गों को सामने लाते हैं जो वर्तमान में मानक बायोइन्फॉर्मेटिक्स की नज़र से बाहर हैं। और Infleqtion की सीज़ियम-आधारित मशीन Cancer Genome Atlas से डेटा खंगाल रही है ताकि ऐसे पैटर्न पहचाने जा सकें जो मेटास्टेसाइज़ हो चुके कैंसरों की संभावित उत्पत्ति का संकेत देते हैं — उपचार योजना के लिए चिकित्सकीय रूप से महत्वपूर्ण जानकारी, लेकिन डेटा के पैमाने के कारण संगणनात्मक रूप से दुर्गम।

असफलता भी प्रगति मानी जाएगी

Q4Bio के प्रतियोगिता निदेशक इस बात को लेकर स्पष्ट रहे हैं कि क्या कोई भी $5 मिलियन के ग्रैंड प्राइज़ का दावा कर पाएगा। चुनौती के लिए केवल एक उपयोगी क्वांटम एल्गोरिदम ही नहीं, बल्कि ऐसा समाधान चाहिए जो स्पष्ट रूप से किसी ऐसी समस्या को हल करे जिसे क्लासिकल कंप्यूटर हल नहीं कर सकते, और वह भी 100 या उससे अधिक क्विबिट वाले हार्डवेयर पर, कड़े प्रदर्शन मानदंडों को पूरा करते हुए। क्वांटम हार्डवेयर की मौजूदा स्थिति को देखते हुए, इन सभी शर्तों को एक साथ पूरा करना एक असाधारण चुनौती है।

लेकिन यदि कोई टीम भी ग्रैंड प्राइज़ नहीं जीतती, तब भी इस प्रतियोगिता ने कुछ मूल्यवान उत्पन्न किया है: क्वांटम कंप्यूटिंग स्वास्थ्य-सेवा में वास्तव में कहाँ योगदान दे सकती है, इसका एक कठोर मानचित्रण, और हाइब्रिड तकनीकों का एक सेट जिसने क्लासिकल मशीनों पर भी प्रदर्शन बेहतर किया है। वास्तविक मशीनों के साथ वास्तविक समस्याएँ हल करने की कोशिश करने के अनुशासन ने इस क्षेत्र को बदल दिया है, बजाय इसके कि केवल भविष्य के सैद्धांतिक हार्डवेयर का इंतज़ार किया जाए। वह व्यावहारिकता — वर्तमान क्वांटम प्रणालियों की सीमाओं को स्वीकार करते हुए उनसे वास्तविक उपयोगिता निकालने के तरीके खोजना — पुरस्कार राशि कैसे भी बँटे, Q4Bio की सबसे महत्वपूर्ण विरासत हो सकती है।

यह लेख MIT Technology Review की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.