नवोन्मेषी क्वांटम चिप ने क्षेत्र में प्रमुख बाधाओं को पार कर लिया

कोपेनहेगन विश्वविद्यालय के क्वांटम भौतिकविदों ने एक बड़ी बाधा को पार करते हुए क्वांटम प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में एक बड़ी छलांग लगाई है। टीम ने एक ही क्वांटम चिप पर एक साथ कई स्पिन क्वबिट संचालित किए, जिससे सुपर कंप्यूटर बनाने में मदद मिलेगी।

एक बड़े कार्यात्मक क्वांटम कंप्यूटर को प्राप्त करने में प्रमुख बाधाओं में से एक कई बुनियादी मेमोरी उपकरणों का नियंत्रण है, या qubits, इसके साथ ही। जब एक क्यूबिट को नियंत्रित किया जाता है, तो आम तौर पर दूसरे पर लागू एक साथ नियंत्रण दालों द्वारा नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। 

इस चुनौती पर काबू पाने वाली टीम में कोपेनहेगन विश्वविद्यालय के नील्स बोह्र इंस्टीट्यूट के क्वांटम भौतिकविदों की एक जोड़ी शामिल थी - पीएचडी छात्र और पोस्टडॉक फ्रेडरिक फेडेले, और सहायक प्रोफेसर अनासुआ चटर्जी। ये दोनों एसोसिएट प्रोफेसर फर्डिनेंड कुएमेथ के ग्रुप में काम कर रहे थे।

अध्ययन जर्नल में प्रकाशित किया गया था भौतिक समीक्षा एक्स क्वांटम.

नए दृष्टिकोण के साथ स्पिन क्यूबिट्स

जबकि Google और IBM जैसी कंपनियों ने क्वांटम प्रोसेसर के लिए सुपरकंडक्टर तकनीक पर ध्यान केंद्रित किया है, अनुसंधान समूह सेमीकंडक्टर क्वैबिट्स पर अधिक ध्यान दे रहा है, या स्पिन क्वैबिट्स।  

फेडेल कहते हैं, "मोटे तौर पर, उनमें क्वांटम डॉट्स नामक अर्धचालक नैनोस्ट्रक्चर में फंसे इलेक्ट्रॉन स्पिन शामिल होते हैं, जैसे कि व्यक्तिगत स्पिन राज्यों को नियंत्रित किया जा सकता है और एक-दूसरे के साथ उलझाया जा सकता है।"

स्पिन क्वैब लंबे समय तक अपनी क्वांटम स्थिति बनाए रख सकते हैं, जो संभावित रूप से उन्हें अन्य प्लेटफ़ॉर्म प्रकारों की तुलना में तेज़ और अधिक सटीक गणना करने में सक्षम बनाता है। उनके छोटे आकार के कारण, उनमें से बहुत से अन्य क्विबिट दृष्टिकोणों की तुलना में एक चिप पर फिट हो सकते हैं। यह इस तथ्य को देखते हुए महत्वपूर्ण है कि अधिक क्यूबिट के परिणामस्वरूप अधिक कंप्यूटर प्रोसेसिंग शक्ति प्राप्त होती है। 

अनुसंधान टीम एक चिप पर 2×2 सरणी में चार क्यूबिट बनाने और संचालित करने में सक्षम थी।

संवाद करने के लिए क्यूबिट प्राप्त करना

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

चटर्जी कहते हैं, "अब हमारे पास कुछ बहुत अच्छे क्वैबिट हैं, गेम का नाम उन्हें सर्किट में जोड़ना है जो कई क्विबिट्स को संचालित कर सकते हैं, साथ ही क्वांटम गणना त्रुटियों को सही करने में सक्षम होने के लिए काफी जटिल भी हैं।" “अब तक, स्पिन क्वैबिट में अनुसंधान उस बिंदु पर पहुंच गया है जहां सर्किट में 2×2 या 3×3 क्वबिट की सरणियाँ होती हैं। समस्या यह है कि उनके प्रश्न एक समय में केवल एक से ही निपटाए जाते हैं।

टीम द्वारा विकसित क्वांटम सर्किट अर्धचालक पदार्थ गैलियम आर्सेनाइड से बना है, और यह एक जीवाणु के आकार से बड़ा नहीं है।

चटर्जी अध्ययन के दो प्रमुख लेखकों में से एक हैं। 

“हमारी चिप के बारे में नई और वास्तव में महत्वपूर्ण बात यह है कि हम एक साथ सभी क्यूबिट को संचालित और माप सकते हैं। इसे पहले कभी भी स्पिन क्वैबिट के साथ प्रदर्शित नहीं किया गया है - न ही कई अन्य प्रकार के क्वैबिट के साथ, ”चटर्जी कहते हैं।

क्वांटम गणना करने के लिए, एक साथ संचालन और माप करना महत्वपूर्ण है। क्यूबिट अत्यधिक संवेदनशील होते हैं, और जब उन्हें एक-एक करके मापा जाता है, तो एक छोटा सा परिवेशीय शोर भी सिस्टम में क्वांटम जानकारी को बदल सकता है। 

प्रोफेसर कुएमेथ कहते हैं, "अधिक शक्तिशाली क्वांटम प्रोसेसर प्राप्त करने के लिए, हमें न केवल क्वैबिट की संख्या बढ़ानी होगी, बल्कि एक साथ संचालन की संख्या भी बढ़ानी होगी, जो हमने किया।"

एक और बड़ी चुनौती यह है कि चिप के 48 नियंत्रण इलेक्ट्रोडों को मैन्युअल रूप से ट्यून किया जाना चाहिए, और उन्हें लगातार ट्यून किए जाने की आवश्यकता है। यह मनुष्यों के लिए एक समय लेने वाला कार्य है, इसलिए टीम अब इस प्रक्रिया को स्वचालित करने के लिए अनुकूलन एल्गोरिदम और मशीन लर्निंग का उपयोग करने का एक तरीका ढूंढ रही है।