नवाचारी क्वांटम चिप क्वांटम तकनीक के क्षेत्र में एक बड़ी बाधा को पार करती है

कोपेनहेगन विश्वविद्यालय के क्वांटम भौतिक विज्ञानी क्वांटम प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में एक बड़ी छलांग लगाई है, एक बड़ी बाधा को पार किया है। टीम ने एक ही क्वांटम चिप पर कई स्पिन क्यूबिट्स को एक साथ संचालित किया, जो सुपरकंप्यूटरों की ओर ले जाने में मदद करेगा।

एक बड़ी क्वांटम कंप्यूटर प्राप्त करने के लिए एक बड़ी बाधा कई बुनियादी मेमोरी डिवाइसों या क्यूबिट्स को एक साथ नियंत्रित करना है। जब एक क्यूबिट को नियंत्रित किया जाता है, तो आमतौर पर दूसरे क्यूबिट पर समानांतर नियंत्रण पल्स का एक नकारात्मक प्रभाव पड़ता है।

इस चुनौती को पार करने वाली टीम में कोपेनहेगन विश्वविद्यालय के नील्स बोह्र संस्थान के दो क्वांटम भौतिक विज्ञानी शामिल थे – पीएचडी छात्र और पोस्टडॉक फ्रेडेरिको फेडेले और सहायक प्रोफेसर अनसुआ चटर्जी। दोनों एसोसिएट प्रोफेसर फेर्डिनांड कुएम्मेथ के समूह में काम कर रहे थे।

अध्ययन पत्रिका में प्रकाशित किया गया थाफिजिकल रिव्यू एक्स क्वांटम.

स्पिन क्यूबिट्स के साथ नई दृष्टिकोण

जबकि गूगल और आईबीएम जैसी कंपनियों ने क्वांटम प्रोसेसर के लिए सुपरकंडक्टर तकनीक पर ध्यान केंद्रित किया है, शोध समूह सेमीकंडक्टर क्यूबिट्स या स्पिन क्यूबिट्स पर अधिक ध्यान दे रहा है।

“व्यापक रूप से, वे सेमीकंडक्टिंग नैनोस्ट्रक्चर्स में फंसे इलेक्ट्रॉन स्पिन से बने होते हैं जिन्हें क्वांटम डॉट्स कहा जाता है, ताकि व्यक्तिगत स्पिन स्टेट्स को नियंत्रित किया जा सके और एक दूसरे के साथ जोड़ा जा सके,” फेडेले कहते हैं।

स्पिन क्यूबिट्स अपने क्वांटम स्टेट्स को लंबे समय तक बनाए रख सकते हैं, जो उन्हें अन्य प्लेटफार्म प्रकारों की तुलना में तेजी से और अधिक सटीक गणना करने में सक्षम बनाता है। उनके छोटे आकार के कारण, एक चिप पर उनमें से बहुत अधिक फिट हो सकते हैं जो अन्य क्यूबिट दृष्टिकोणों की तुलना में है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि अधिक क्यूबिट्स का अर्थ अधिक कंप्यूटर प्रोसेसिंग पावर है।

शोध टीम एक ही चिप पर चार क्यूबिट्स को 2×2 सरणी में बनाने और संचालित करने में सक्षम थी।

क्यूबिट्स को संवाद करने के लिए

अनसुआ चटर्जी के अनुसार, सबसे महत्वपूर्ण लक्ष्यों में से एक क्यूबिट्स को एक दूसरे के साथ संवाद करने के लिए प्राप्त करना है।

“अब जब हमारे पास कुछ अच्छे क्यूबिट्स हैं, तो खेल का नाम उन्हें सर्किट में जोड़ना है जो कई क्यूबिट्स को संचालित कर सकते हैं, साथ ही साथ जटिल enough होने के लिए क्वांटम गणना त्रुटियों को सही करने में सक्षम हैं,” चटर्जी कहते हैं। “अब तक, स्पिन क्यूबिट्स में शोध 2×2 या 3×3 क्यूबिट्स के सरणी वाले सर्किट तक पहुंच गया है। समस्या यह है कि उनके क्यूबिट्स को एक समय में एक ही बार से निपटा जाता है।”

टीम द्वारा विकसित क्वांटम सर्किट गैलियम आर्सेनाइड नामक सेमीकंडक्टिंग पदार्थ से बना है, और इसका आकार एक बैक्टीरिया से बड़ा नहीं है।

चटर्जी अध्ययन के दो मुख्य लेखकों में से एक हैं।

“हमारी चिप की नई और वास्तव में महत्वपूर्ण बात यह है कि हम सभी क्यूबिट्स को एक साथ संचालित और माप सकते हैं। यह स्पिन क्यूबिट्स के साथ पहले कभी नहीं दिखाया गया है – न ही कई अन्य प्रकार के क्यूबिट्स में,” चटर्जी कहते हैं।

क्वांटम गणना करने के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि एक साथ संचालित और मापा जाए। क्यूबिट्स बहुत संवेदनशील होते हैं, और जब उन्हें एक-एक करके मापा जाता है, तो यहां तक कि एक छोटी सी परिवेश शोर भी प्रणाली में क्वांटम जानकारी को बदल सकती है।

“अधिक शक्तिशाली क्वांटम प्रोसेसर प्राप्त करने के लिए, हमें न केवल क्यूबिट्स की संख्या बढ़ानी होगी, बल्कि एक साथ संचालित होने वाले ऑपरेशनों की संख्या भी बढ़ानी होगी, जो कि हमने किया है,” प्रोफेसर कुएम्मेथ कहते हैं।

एक और बड़ी चुनौती यह है कि चिप के 48 नियंत्रण इलेक्ट्रोड्स को मैनुअल रूप से ट्यून किया जाना चाहिए, और उन्हें लगातार ट्यून रखा जाना चाहिए। यह मानवों के लिए एक समय लेने वाला काम है, इसलिए टीम अब ऑटोमेशन प्रक्रिया को स्वचालित करने के लिए अनुकूलन एल्गोरिदम और मशीन लर्निंग का उपयोग करने का तरीका ढूंढ रही है।