క్వాంటం ఎకోస్: గూగుల్ అద్భుతమైన విజయం! 2025 పూర్తి గైడ్ మీరు ఈ ఆర్టికల్ చదువుతున్నారంటే, మీరు ఒక కంప్యూటర్ లేదా స్మార్ట్ఫోన్ వాడుతున్నారని అర్థం. ఇవి చాలా వేగంగా పనిచేస్తాయి, కదూ? కానీ మీకు తెలుసా, ఈ ప్రపంచంలో మన మామూలు కంప్యూటర్లు కొన్ని వేల సంవత్సరాలు ప్రయత్నించినా పరిష్కరించలేని సమస్యలు కొన్ని ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, మన శరీరంలోని సంక్లిష్టమైన అణువుల (molecules) ప్రవర్తనను పూర్తిగా అర్థం చేసుకోవడం, లేదా విశ్వంలోని కొన్ని పెద్ద రహస్యాలను ఛేదించడం.
ఇక్కడే “క్వాంటం కంప్యూటింగ్” అనే ఒక కొత్త, అద్భుతమైన టెక్నాలజీ రంగంలోకి వస్తుంది. ఇది మన కంప్యూటర్ల కంటే లక్షల రెట్లు శక్తివంతమైనది.
ఇటీవలే, గూగుల్ సంస్థ ఈ క్వాంటం రంగంలో ఒక చారిత్రాత్మక విజయాన్ని ప్రకటించింది. వారు “విల్లో” (Willow) అనే తమ కొత్త క్వాంటం చిప్పై “క్వాంటం ఎకోస్” (Quantum Echoes) అనే ఒక ప్రత్యేకమైన అల్గారిథమ్ను (ఒక రకమైన ప్రోగ్రామ్) విజయవంతంగా రన్ చేశారు.
ఈ ఒక్క ప్రయోగం, టెక్నాలజీ భవిష్యత్తును పూర్తిగా మార్చే శక్తి కలది. ఎందుకు? ఇది ప్రపంచంలోనే అత్యంత వేగవంతమైన సూపర్ కంప్యూటర్ కంటే 13,000 రెట్లు వేగంగా ఒక సంక్లిష్టమైన లెక్కను పూర్తి చేసింది.
అసలు ఏమిటీ క్వాంటం కంప్యూటింగ్? ఏమిటీ “క్వాంటం ఎకోస్”? ఇది మన జీవితాలను ఎలా మార్చబోతోంది? ఈ ప్రశ్నలన్నిటికీ ఈ బ్లాగ్లో సులభంగా, స్పష్టంగా సమాధానాలు తెలుసుకుందాం.
https://blog.google/technology/research/quantum-echoes-willow-verifiable-quantum-advantage/
పార్ట్ 1: అసలు ఏమిటి ఈ “క్వాంటం” గోల? (క్వాంటం కంప్యూటింగ్ బేసిక్స్)
ఈ కొత్త విజయం గురించి తెలుసుకునే ముందు, మన మామూలు కంప్యూటర్కి, క్వాంటం కంప్యూటర్కి ఉన్న తేడాను సింపుల్గా అర్థం చేసుకుందాం.
మన మామూలు కంప్యూటర్ (క్లాసికల్ కంప్యూటర్): ఇది “బిట్స్” (Bits) అనేదానిపై పనిచేస్తుంది. ఒక బిట్ అంటే ఒక స్విచ్ లాంటిది. అది ‘ఆన్’ (1) లేదా ‘ఆఫ్’ (0) అనే స్థితిలో మాత్రమే ఉండగలదు. మీ ఫోన్లోని ప్రతి ఫోటో, వీడియో, పాట… అన్నీ ఈ 0, 1 ల కలయికే.
క్వాంటం కంప్యూటర్: ఇది “క్యూబిట్స్” (Qubits – Quantum Bits) పై పనిచేస్తుంది. ఇక్కడే అసలు మ్యాజిక్ ఉంది. ఒక క్యూబిట్ కేవలం 0 లేదా 1 గా మాత్రమే ఉండదు. అది 0 మరియు 1 గా ఒకే సమయంలో ఉండగలదు! దీన్ని “సూపర్పొజిషన్” (Superposition) అంటారు.
- ఒక చిన్న ఉదాహరణ: ఒక నాణెం (coin) ఉంది. దాన్ని గాల్లోకి ఎగిరేస్తే, అది కిందపడే వరకు ‘బొమ్మ’ (Heads) మరియు ‘బొరుసు’ (Tails) రెండూ అయ్యే అవకాశం ఉంది. క్యూబిట్ కూడా అంతే!
దీనివల్ల లాభం ఏంటి? మన మామూలు కంప్యూటర్ ఒక సమస్యను పరిష్కరించాలంటే, ఒక్కో దారిని (possibility) ఒకదాని తర్వాత ఒకటి చెక్ చేసుకుంటూ వెళ్తుంది. కానీ క్వాంటం కంప్యూటర్, ఈ “సూపర్పొజిషన్” శక్తి వల్ల, లక్షలాది దారులను ఒకేసారి, సమాంతరంగా (parallel) చెక్ చేయగలదు.
ఇంకో అద్భుతమైన విషయం “ఎంటాంగిల్మెంట్” (Entanglement). అంటే రెండు క్యూబిట్లను ఒకదానితో ఒకటి “ముడిపెట్టడం”. మీరు ఒక క్యూబిట్ను చూస్తే, రెండో క్యూబిట్ ఎంత దూరంలో ఉన్నా దాని గురించి కూడా మీకు వెంటనే తెలిసిపోతుంది. ఐన్స్టీన్ దీన్ని “దూరంలో జరిగే విచిత్రమైన చర్య” (spooky action at a distance) అని పిలిచారు.
ఈ సూపర్పొజిషన్ మరియు ఎంటాంగిల్మెంట్ అనే రెండు శక్తుల వల్లే క్వాంటం కంప్యూటర్లు ఇంత శక్తివంతమైనవి.
పార్ట్ 2: గూగుల్ సాధించిన అసలు విజయం ఏమిటి? “వెరిఫైయబుల్ క్వాంటం అడ్వాంటేజ్”
ఇప్పుడు అసలు విషయానికి వద్దాం. గూగుల్ తన “విల్లో” (Willow) చిప్తో ఏమి సాధించింది?
గూగుల్ టీమ్ “క్వాంటం అడ్వాంటేజ్” (Quantum Advantage) ను సాధించింది. అంటే, ఒక క్వాంటం కంప్యూటర్… ప్రపంచంలో ఉన్న ఏ సూపర్ కంప్యూటర్ కూడా చేయలేని ఒక పనిని చేసి చూపించడం.
గూగుల్ 2019 లో కూడా ఇలాంటి “క్వాంటం సుప్రిమసీ”ని సాధించింది. కానీ దానికి, ఇప్పటిదానికి ఒక పెద్ద తేడా ఉంది.
2019 ప్రయోగం (సుప్రిమసీ): అప్పుడు గూగుల్ కంప్యూటర్ ఒక లెక్క చేసింది. కానీ ఆ జవాబు కరెక్టో, తప్పో చెక్ చేయడానికి మన దగ్గర మార్గం లేదు. ఎందుకంటే, ఆ లెక్కను చెక్ చేయాలంటే మళ్లీ సూపర్ కంప్యూటర్కే వేల ఏళ్లు పడుతుంది. ఇది “మా కంప్యూటర్ వేగంగా పనిచేసింది” అని చెప్పడం లాంటిది.
2025 ప్రయోగం (అడ్వాంటేజ్): ఇప్పుడు చేసిన “క్వాంటం ఎకోస్” ప్రయోగం అలా కాదు. ఇది “వెరిఫైయబుల్” (Verifiable). అంటే, క్వాంటం కంప్యూటర్ ఇచ్చిన జవాబు 100% కరెక్ట్ అని మనం నిర్ధారించుకోవచ్చు (verify చేయవచ్చు).
సింపుల్గా చెప్పాలంటే: 2019 లో గూగుల్ ఒక రేస్ కార్ను తయారు చేసి, “ఇది చాలా వేగంగా వెళ్తుంది” అని చెప్పింది. 2025 లో ఆ కార్తో ఒక రేసులో గెలవడమే కాకుండా, “చూడండి, ఇదిగో గెలిచిన ట్రోఫీ, ఇదిగో రికార్డ్ టైమింగ్” అని నిరూపించింది.
ఇలా “నిరూపించదగిన” (verifiable) విజయం సాధించడం చరిత్రలో ఇదే మొదటిసారి! ఇది క్వాంటం కంప్యూటర్లను ప్రయోగశాలల నుండి నిజ జీవితంలో వాడుకునే స్థాయికి తీసుకువచ్చే అతిపెద్ద ముందడుగు.
పార్ట్ 3: ఏమిటీ “క్వాంటం ఎకోస్” (Quantum Echoes)? అది ఎలా పనిచేస్తుంది?
గూగుల్ ఈ ప్రయోగానికి వాడిన అల్గారిథమ్ పేరు “క్వాంటం ఎకోస్”. దీని టెక్నికల్ పేరు OTOC (అవుట్-ఆఫ్-టైమ్-ఆర్డర్ కోరిలేటర్). కానీ మనం సింపుల్గా “ఎకో” (ప్రతిధ్వని) అనే అర్థం చేసుకుందాం.
గూగుల్ వాళ్లు ఏం చెప్తున్నారంటే, దీనికి ఒక మంచి ఉదాహరణ ఇచ్చారు:
- సముద్రం అడుగున ఒక ఓడ మునిగిపోయింది అనుకుందాం.
- “సోనార్” (Sonar) టెక్నాలజీ వాడితే, అది “కింద ఏదో పెద్ద వస్తువు ఉంది” అని ఒక బ్లర్రీ (అస్పష్టమైన) ఆకారాన్ని చూపిస్తుంది.
- కానీ “క్వాంటం ఎకోస్” టెక్నాలజీ, ఆ ఓడ దగ్గరకు వెళ్లి, దాని పేరు చెక్కిన ప్లేట్ను కూడా స్పష్టంగా చదవగలిగినంత కచ్చితమైనది.
ఇది ఎలా పనిచేస్తుంది?
- సిగ్నల్ పంపడం: శాస్త్రవేత్తలు క్వాంటం సిస్టమ్ (విల్లో చిప్) లోకి ఒక సిగ్నల్ను పంపుతారు.
- చిన్న మార్పు (Perturbation): ఆ తర్వాత, సిస్టమ్లోని ఒక్క క్యూబిట్ను కొద్దిగా కదుపుతారు (లేదా మారుస్తారు).
- రివర్స్ చేయడం: ఇప్పుడు, సిస్టమ్ మొత్తాన్ని రివర్స్లో నడిపిస్తారు. అంటే టైమ్ వెనక్కి వెళ్లినట్టుగా అన్నమాట.
- “ఎకో”ను వినడం: ఆ ఒక్క క్యూబిట్లో చేసిన చిన్న మార్పు, మొత్తం సిస్టమ్పై ఎలాంటి ప్రభావం చూపించిందో “ప్రతిధ్వని” (Echo) రూపంలో తిరిగి వస్తుంది.
ఈ “ఎకో” చాలా ప్రత్యేకమైనది. ఇది “నిర్మాణాత్మక జోక్యం” (constructive interference) అనే సూత్రం వల్ల చాలా బలంగా, స్పష్టంగా మారుతుంది. ఈ ఎకోను విశ్లేషించడం ద్వారా, శాస్త్రవేత్తలు ఆ సిస్టమ్ గురించి ఎంతో కచ్చితమైన సమాచారాన్ని తెలుసుకోగలిగారు.
ఈ మొత్తం ప్రక్రియ, ప్రపంచంలోనే అత్యంత వేగవంతమైన “ఫ్రాంటియర్” అనే సూపర్ కంప్యూటర్ చేసే పని కంటే 13,000 రెట్లు వేగంగా జరిగింది!
పార్ట్ 4: మనకు నిజంగా ఇది ఎందుకు ముఖ్యం? (నిజ జీవిత ఉపయోగాలు)
సరే, ఇదంతా బావుంది. గూగుల్ ఏదో పెద్ద లెక్క చేసింది. చాలా వేగంగా చేసింది. కానీ దీనివల్ల నాకేంటి లాభం? మన జీవితాలపై దీని ప్రభావం ఏంటి?
ప్రభావం చాలా పెద్దది. ఈ “క్వాంటం ఎకోస్” టెక్నిక్, ప్రకృతిలోని అణువులు (atoms) మరియు పరమాణువుల (molecules) నిర్మాణాన్ని, అవి ఎలా ప్రవర్తిస్తాయో అర్థం చేసుకోవడానికి ఒక కొత్త “సూపర్పవర్” ఇస్తుంది.
దీన్ని ఒక “మాలిక్యులర్ రూలర్” (Molecular Ruler – అణువులను కొలిచే స్కేల్) అని పిలవచ్చు.
1. మెడిసిన్ (కొత్త మందుల రూపకల్పన): మనం జబ్బు పడినప్పుడు వాడే మందులు (drugs) ఎలా పనిచేస్తాయో తెలుసా? అవి మన శరీరంలోని వైరస్ లేదా బాక్టీరియాకు చెందిన ఒక ప్రత్యేకమైన ప్రోటీన్కు వెళ్లి అతుక్కుంటాయి (bind అవుతాయి).
- ఉదాహరణ: ఒక తాళానికి (lock) సరైన తాళం చెవి (key) పెడితేనే అది తెరుచుకుంటుంది. అలాగే, ఒక ప్రోటీన్కు సరైన మందు (అణువు) తగిలితేనే ఆ జబ్బు తగ్గుతుంది.
- ఇప్పటివరకు, ఈ సరైన “కీ” ని కనుక్కోవడానికి శాస్త్రవేత్తలకు ఏళ్ల తరబడి ప్రయోగాలు చేయాల్సి వచ్చేది.
- కానీ ఈ “క్వాంటం ఎకోస్” టెక్నిక్తో, ఒక ప్రోటీన్ నిర్మాణం ఎలా ఉందో, దానికి ఎలాంటి అణువు సరిగ్గా సరిపోతుందో కంప్యూటర్లోనే డిజైన్ చేయవచ్చు. దీనివల్ల క్యాన్సర్, అల్జీమర్స్ వంటి పెద్ద జబ్బులకు కూడా కొన్ని నెలల్లోనే కొత్త మందులను కనిపెట్టే అవకాశం ఉంది.
2. కొత్త మెటీరియల్స్ (Materials Science): మన ఫోన్లలో వాడే బ్యాటరీలు ఇంకా ఎక్కువ సేపు ఛార్జింగ్ ఉండాలంటే? లేదా, చాలా తేలికగా, కానీ ఉక్కు కన్నా బలంగా ఉండే కొత్త వస్తువులను తయారు చేయాలంటే?
ఇదంతా సాధ్యం కావాలంటే, ఆయా వస్తువులలోని అణువుల అమరిక ఎలా ఉండాలో మనకు తెలియాలి. క్వాంటం కంప్యూటర్లు ఈ పనిని సులభంగా చేయగలవు. తద్వారా, మరింత సమర్థవంతమైన సోలార్ ప్యానెల్స్, సూపర్-కెపాసిటీ బ్యాటరీలు, కొత్త రకం లోహాలను (alloys) సృష్టించవచ్చు.
3. సైన్స్ రహస్యాలు: గూగుల్ వాళ్లు ఏం చెప్తున్నారంటే, ఈ టెక్నిక్ అణువుల నుండి బ్లాక్ హోల్స్ వరకు దేనినైనా అర్థం చేసుకోవడానికి ఉపయోగపడుతుంది. ఇది టెలిస్కోప్, మైక్రోస్కోప్ ఎలాగో, ఇది ఒక “క్వాంటం-స్కోప్” (Quantum-Scope) లాంటిది. ప్రకృతిలోని కంటికి కనిపించని రహస్యాలను చూసే కొత్త పరికరం ఇది.
గూగుల్ మరియు బర్కిలీ యూనివర్సిటీ శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పటికే ఈ టెక్నిక్ను వాడి, 15 అణువులు మరియు 28 అణువులు ఉన్న రెండు సంక్లిష్టమైన మాలిక్యూల్స్ను విజయవంతంగా అధ్యయనం చేశారు. ఇది ఈ టెక్నాలజీకి ఉన్న శక్తికి ఒక చిన్న రుజువు మాత్రమే.
భవిష్యత్తుకు స్వాగతం!
గూగుల్ సాధించిన ఈ “క్వాంటం ఎకోస్” విజయం కేవలం ఒక కంపెనీ సాధించిన విజయం కాదు. ఇది మానవ మేధస్సు సాధించిన విజయం. క్వాంటం కంప్యూటర్లు అనేవి కేవలం సైన్స్ ఫిక్షన్ కథల్లోని కల కాదు, అవి నిజ రూపం దాలుస్తున్నాయని చెప్పడానికి ఇది ఒక బలమైన సంకేతం.
ఇంకా మనం ప్రయాణం మొదట్లోనే ఉన్నాం. క్వాంటం కంప్యూటర్లు ఇంకా చాలా సవాళ్లను (ముఖ్యంగా “ఎర్రర్స్”ను సరిదిద్దడం) అధిగమించాల్సి ఉంది. గూగుల్ తన తర్వాతి లక్ష్యం “లాజికల్ క్యూబిట్” (ఎర్రర్స్ లేని, స్థిరమైన క్యూబిట్) ను తయారు చేయడమే అని చెప్పింది.
ఒక విషయం మాత్రం స్పష్టం: మనం కంప్యూటింగ్ చరిత్రలో ఒక కొత్త శకంలోకి అడుగుపెడుతున్నాం. ఈ శకం మన ఆరోగ్యాన్ని, మన టెక్నాలజీని, మనం ఈ విశ్వాన్ని చూసే విధానాన్ని కూడా శాశ్వతంగా మార్చేయబోతోంది.
