बाइनरी से परे: प्रकाश-संचालित कंप्यूटिंग क्रांति

 शोधकर्ताओं ने ऑप्टिकल फीडबैक के साथ वीसीएसईएल की एक श्रृंखला से एक कंप्यूटर विकसित किया है।

हमारे डेटा-संचालित युग में, जटिल समस्याओं को कुशलतापूर्वक हल करना महत्वपूर्ण है। हालाँकि, बड़ी संख्या में इंटरैक्टिंग वेरिएबल्स से निपटने के दौरान पारंपरिक कंप्यूटर अक्सर इस कार्य में संघर्ष करते हैं, जिससे वॉन न्यूमैन बाधा जैसी अक्षमताएं पैदा होती हैं। इन अनुकूलन समस्याओं को चुंबकत्व में आइसिंग समस्या नामक चीज़ पर मैप करके इस मुद्दे को संबोधित करने के लिए एक नए प्रकार की सामूहिक राज्य कंप्यूटिंग उभरी है।

आइसिंग समस्या को समझना

यहां बताया गया है कि यह कैसे काम करता है: एक समस्या को ग्राफ़ के रूप में प्रस्तुत करने की कल्पना करें, जहां नोड्स किनारों से जुड़े हुए हैं। प्रत्येक नोड में दो अवस्थाएँ होती हैं, या तो +1 या -1, जो संभावित समाधानों का प्रतिनिधित्व करती हैं। लक्ष्य उस कॉन्फ़िगरेशन को ढूंढना है जो हैमिल्टनियन नामक अवधारणा के आधार पर सिस्टम की कुल ऊर्जा को न्यूनतम करता है।

आइसिंग कंप्यूटर में (यहाँ 4 बिट्स के साथ चित्रित किया गया है), सभी चर समानांतर में एक समाधान की ओर विकसित होते हैं। 

प्रकाश-आधारित तकनीकों का लाभ उठाना

आइसिंग हैमिल्टनियन को कुशलतापूर्वक हल करने के लिए, शोधकर्ता उन भौतिक प्रणालियों की खोज कर रहे हैं जो पारंपरिक कंप्यूटरों से बेहतर प्रदर्शन कर सकती हैं। एक आशाजनक दृष्टिकोण में प्रकाश-आधारित तकनीकों का उपयोग शामिल है, जहां जानकारी को ध्रुवीकरण स्थिति, चरण या आयाम जैसे गुणों में एन्कोड किया जाता है। हस्तक्षेप और ऑप्टिकल फीडबैक जैसे प्रभावों का लाभ उठाकर, ये सिस्टम तुरंत सही समाधान ढूंढ सकते हैं।

जर्नल ऑफ़ ऑप्टिकल माइक्रोसिस्टम्स में प्रकाशित एक अध्ययन में , नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ़ सिंगापुर और विज्ञान, प्रौद्योगिकी और अनुसंधान एजेंसी के शोधकर्ताओं ने आइसिंग समस्याओं को हल करने के लिए ऊर्ध्वाधर गुहा सतह-उत्सर्जक लेजर (वीसीएसईएल) की एक प्रणाली का उपयोग करने पर विचार किया। इस सेटअप में, जानकारी को वीसीएसईएल के रैखिक ध्रुवीकरण राज्यों में एन्कोड किया गया है, प्रत्येक राज्य एक संभावित समाधान के अनुरूप है। लेज़र एक-दूसरे से जुड़े हुए हैं, और उनके बीच की बातचीत समस्या की संरचना को कूटबद्ध करती है।

चुनौतियाँ और भविष्य की दिशाएँ

शोधकर्ताओं ने मामूली 2-, 3- और 4-बिट आइसिंग समस्याओं पर अपने सिस्टम का परीक्षण किया और आशाजनक परिणाम पाए। हालाँकि, उन्होंने चुनौतियों की भी पहचान की, जैसे न्यूनतम वीसीएसईएल लेज़िंग अनिसोट्रॉपी की आवश्यकता, जिसे व्यवहार में हासिल करना मुश्किल हो सकता है। बहरहाल, इन चुनौतियों पर काबू पाने से एक ऑल-ऑप्टिकल वीसीएसईएल-आधारित कंप्यूटर आर्किटेक्चर तैयार हो सकता है जो उन समस्याओं को हल करने में सक्षम है जो वर्तमान में पारंपरिक कंप्यूटरों की पहुंच से बाहर हैं।