নিরপেক্ষ-পরমাণু কোয়ান্টাম কম্পিউটারের একটি মুহূর্ত আছে - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

ভবিষ্যতের কোয়ান্টাম কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্মের দৌড়ে, নিরপেক্ষ পরমাণুগুলি কিছুটা আন্ডারডগ হয়েছে। যদিও নিরপেক্ষ পরমাণুর উপর ভিত্তি করে কোয়ান্টাম বিট (কুবিটস) এর বেশ কিছু আকর্ষণীয় বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে কিউবিট সংখ্যা স্কেল করার সহজতা এবং সমান্তরালভাবে তাদের উপর ক্রিয়াকলাপ সম্পাদন করা, বেশিরভাগ মনোযোগ প্রতিদ্বন্দ্বী প্ল্যাটফর্মগুলিতে ফোকাস করেছে। অনেক বড় মেশিন সুপারকন্ডাক্টিং কিউবিট দিয়ে তৈরি করা হয়, যার মধ্যে বিকশিত হয় আইবিএম, গুগল, মর্দানী স্ত্রীলোক, এবং মাইক্রোসফট. অন্যান্য কোম্পানি যেমন আয়ন জন্য বেছে নিয়েছে Honeywell এবং আয়নকিউ, বা ফোটন, মত Xanadu.

যদিও গত কয়েক সপ্তাহে, বেশ কিছু নজরকাড়া উন্নয়ন প্যাকের সামনের দিকে নিরপেক্ষ পরমাণুকে ঠেলে দিয়েছে। তাদের মধ্যে একটি অ্যাটম কম্পিউটিং নামে একটি স্টার্ট-আপ থেকে এসেছে, যা অক্টোবরের শেষের দিকে ঘোষণা করা হয় যে এটি শীঘ্রই একটি হবে 1000-কিউবিট নিউট্রাল-এটম মেশিন গ্রাহকদের জন্য প্রস্তুত – প্রথম বাণিজ্যিক কোয়ান্টাম ডিভাইস যা এই মাইলফলক অতিক্রম করেছে। অন্যরা গবেষকদের তিনটি দল থেকে এসেছেন যারা পৃথক গবেষণা প্রকাশ করেছেন প্রকৃতি নিরপেক্ষ-পরমাণু প্ল্যাটফর্মের বর্ণনা করে কম শব্দ, নতুন ত্রুটি প্রশমন ক্ষমতা এবং আরও বড় সংখ্যক কিউবিট পর্যন্ত স্কেলিং করার শক্তিশালী সম্ভাবনা।

যেকোন কিউবিট প্ল্যাটফর্মের জন্য, শক্তিশালী কোয়ান্টাম ক্রিয়াকলাপের সবচেয়ে বড় বাধা হল গোলমাল এবং এর কারণে যে ত্রুটিগুলি হয়। "ত্রুটি সংশোধন সত্যিই কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এর সীমান্ত," বলেছেন জেফ থম্পসন, যুক্তরাষ্ট্রের প্রিন্সটন ইউনিভার্সিটির একজন পদার্থবিদ যিনি নেতৃত্ব দিয়েছিলেন তিনটি গবেষণার একটি এক্সাথে শ্রুতি পুরী ইয়েল বিশ্ববিদ্যালয়, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের. "এটি এমন জিনিস যা আমাদের মধ্যে দাঁড়িয়ে আছে এবং আসলে দরকারী গণনা করছে।"

কারণ ত্রুটি সংশোধন এত গুরুত্বপূর্ণ যে অন্তর্নিহিত হার্ডওয়্যারটি গোলমাল প্রবণ থাকলেও এটি গণনাকে সম্ভব করে তোলে। ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারগুলি একটি সাধারণ ত্রুটি সংশোধন কৌশল ব্যবহার করে যাকে পুনরাবৃত্তি কোড বলা হয়: একই তথ্য একাধিকবার সংরক্ষণ করুন যাতে যদি একটি বিটে ত্রুটি থাকে, তবে অবশিষ্ট বিটের "সংখ্যাগরিষ্ঠ ভোট" এখনও সঠিক মান নির্দেশ করবে। কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন অ্যালগরিদমগুলি মূলত এটির আরও জটিল সংস্করণ, তবে একটি প্ল্যাটফর্ম তাদের থেকে উপকৃত হওয়ার আগে, তাদের হার্ডওয়্যারকে অবশ্যই কিছু ন্যূনতম বিশ্বস্ততার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে হবে। প্রথাগত কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমগুলির জন্য, থাম্বের নিয়ম হল যে কোয়ান্টাম গণনার ন্যূনতম একক - একটি কোয়ান্টাম গেট - এর ত্রুটির হার 1% এর নিচে হওয়া উচিত।

আওয়াজ কমিয়ে আনা

নেতৃত্বে গবেষক ড মিখাইল লুকিন মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের এখন রিপোর্টিং যে তাদের নিরপেক্ষ-পরমাণু কোয়ান্টাম কম্পিউটার সেই থ্রেশহোল্ড পূরণ করেছে, 0.5% এর ত্রুটির হার অর্জন করেছে। তারা এই মাইলফলকে পৌঁছেছে দুই-কুবিট গেটগুলিকে বাস্তবায়িত করার মাধ্যমে যেভাবে দলগুলি দ্বারা অগ্রগামী জার্মানি এবং ফ্রান্স, and their machine, which they developed with colleagues at the neighbouring Massachusetts Institute of Technology (MIT) and QuEra কম্পিউটিং, works as follows.

প্রথমত, রুবিডিয়াম পরমাণুর একটি বাষ্পকে পরম শূন্যের ঠিক উপরে ঠান্ডা করা হয়। তারপরে, অপটিক্যাল টুইজিং নামে পরিচিত একটি কৌশলে পৃথক পরমাণুগুলিকে শক্তভাবে ফোকাস করা লেজার রশ্মি দ্বারা বন্দী করা হয় এবং ধরে রাখা হয়। প্রতিটি পরমাণু একটি একক কিউবিট প্রতিনিধিত্ব করে এবং শত শতকে দ্বি-মাত্রিক অ্যারেতে সাজানো হয়। এই কিউবিটের কোয়ান্টাম তথ্য - একটি শূন্য বা এক বা দুটির একটি কোয়ান্টাম সুপারপজিশন - রুবিডিয়াম পরমাণুর দুটি ভিন্ন শক্তি স্তরে সঞ্চিত হয়।

একটি দুই-কুবিট গেট সম্পাদন করতে, দুটি পরমাণু একে অপরের কাছাকাছি আনা হয় এবং একই সাথে একটি লেজার দ্বারা আলোকিত হয়। আলোকসজ্জা পরমাণুর একটি ইলেক্ট্রনকে উচ্চ শক্তির স্তরে উন্নীত করে যা রাইডবার্গ স্টেট নামে পরিচিত। একবার এই অবস্থায়, পরমাণুগুলি সহজেই তাদের নিকটবর্তী প্রতিবেশীদের সাথে যোগাযোগ করে, যার ফলে গেট অপারেশন সম্ভব হয়।

অপারেশনের বিশ্বস্ততা উন্নত করার জন্য, দলটি রাইডবার্গ রাজ্যে দুটি পরমাণুকে উত্তেজিত করার জন্য এবং তাদের ফিরিয়ে আনার জন্য একটি সম্প্রতি উন্নত অপ্টিমাইজড পালস ক্রম ব্যবহার করেছে। এই পালস ক্রমটি পূর্ববর্তী সংস্করণগুলির তুলনায় দ্রুত, পরমাণুগুলিকে ভুল অবস্থায় ক্ষয় করার সুযোগ কম দেয়, যা গণনাকে ভেঙ্গে ফেলবে। অন্যান্য প্রযুক্তিগত উন্নতির সাথে এটিকে একত্রিত করা দলটিকে দুই-কুবিট গেটের জন্য 99.5% বিশ্বস্ততায় পৌঁছানোর অনুমতি দেয়।

যদিও অন্যান্য প্ল্যাটফর্মগুলি তুলনামূলক বিশ্বস্ততা অর্জন করেছে, নিরপেক্ষ-পরমাণু কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি সমান্তরালে আরও গণনা করতে পারে। তাদের পরীক্ষায়, লুকিন এবং তার দল একই লেজার পালস দিয়ে আলোকিত করে তাদের দুই-কুবিট গেট একবারে 60 টি কিউবিটগুলিতে প্রয়োগ করেছিল। "এটি এটিকে খুব, খুব বিশেষ করে তোলে," লুকিন বলেছেন, "কারণ আমাদের উচ্চ বিশ্বস্ততা থাকতে পারে এবং আমরা এটি শুধুমাত্র একটি একক বিশ্ব নিয়ন্ত্রণের সাথে সমান্তরালভাবে করতে পারি৷ অন্য কোনো প্ল্যাটফর্ম আসলে তা করতে পারে না।”

ত্রুটিগুলি মুছে ফেলা হচ্ছে

লুকিনের দল যখন ত্রুটি সংশোধন স্কিম প্রয়োগের জন্য বিশ্বস্ততার সীমারেখা পূরণের জন্য তাদের পরীক্ষাকে অপ্টিমাইজ করেছিল, তখন থম্পসন এবং পুরি, ফ্রান্সের স্ট্রাসবার্গ বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকর্মীদের সাথে, নির্দিষ্ট ধরণের ত্রুটিগুলিকে মুছে ফেলার ক্ষেত্রে রূপান্তর করার একটি উপায় খুঁজে পেয়েছিলেন, সেগুলিকে সম্পূর্ণভাবে সিস্টেম থেকে সরিয়ে দিয়েছিলেন। . এটি এই ত্রুটিগুলিকে সংশোধন করা আরও সহজ করে তোলে, ত্রুটি-সংশোধন স্কিমগুলি কাজ করার জন্য থ্রেশহোল্ড কমিয়ে দেয়৷

থম্পসন এবং পুরির সেটআপ হার্ভার্ড-এমআইটি দলের অনুরূপ, অপটিক্যাল টুইজারে রাখা স্বতন্ত্র আল্ট্রাকোল্ড পরমাণুগুলির সাথে। প্রধান পার্থক্য হল তারা রুবিডিয়ামের পরিবর্তে ytterbium পরমাণু ব্যবহার করত। Ytterbium-এর রুবিডিয়ামের তুলনায় আরও জটিল শক্তি-স্তরের কাঠামো রয়েছে, যা এটির সাথে কাজ করা আরও কঠিন করে তোলে তবে কোয়ান্টাম অবস্থার এনকোডিংয়ের জন্য আরও বিকল্প সরবরাহ করে। এই ক্ষেত্রে, গবেষকরা ঐতিহ্যগত সর্বনিম্ন দুটি শক্তি স্তরের পরিবর্তে তাদের কিউবিটগুলির "শূন্য" এবং "এক" দুটি মেটাস্টেবল অবস্থায় এনকোড করেছেন। যদিও এই মেটাস্টেবল অবস্থার আয়ুষ্কাল কম, অনেক সম্ভাব্য ত্রুটি প্রক্রিয়া পরমাণুগুলিকে এই রাজ্যগুলির বাইরে এবং স্থল অবস্থায় ফেলে দেবে, যেখানে সেগুলি সনাক্ত করা যেতে পারে।

ত্রুটিগুলি মুছে ফেলতে সক্ষম হওয়া একটি বড় বর। ক্লাসিকভাবে, যদি পুনরাবৃত্তি কোডের অর্ধেকেরও বেশি বিটে ত্রুটি থাকে তবে ভুল তথ্য প্রেরণ করা হবে। "কিন্তু ইরেজার মডেলের সাথে, এটি অনেক বেশি শক্তিশালী কারণ এখন আমি জানি কোন বিটগুলিতে ত্রুটি রয়েছে, তাই আমি তাদের সংখ্যাগরিষ্ঠ ভোট থেকে বাদ দিতে পারি," থম্পসন ব্যাখ্যা করেন। "সুতরাং আমার যা দরকার তা হল একটি ভাল বিট বাকি থাকা।"

তাদের মুছে ফেলার রূপান্তর কৌশলের জন্য ধন্যবাদ, থম্পসন এবং সহকর্মীরা রিয়েল টাইমে প্রায় এক তৃতীয়াংশ ত্রুটি সনাক্ত করতে সক্ষম হয়েছিল। যদিও তাদের দুই-কুবিট গেটের বিশ্বস্ততা 98% হার্ভার্ড-এমআইটি টিমের মেশিনের চেয়ে কম, থম্পসন নোট করেছেন যে তারা তাদের গেট চালানোর জন্য প্রায় 10 গুণ কম লেজার শক্তি ব্যবহার করেছে, এবং শক্তি বৃদ্ধি করলে কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি পাবে এবং অনুমতি দেবে ত্রুটির একটি বৃহত্তর ভগ্নাংশ সনাক্ত করা হবে. ত্রুটি মুছে ফেলার কৌশলটিও ত্রুটি সংশোধনের থ্রেশহোল্ডকে 000% এর নিচে নামিয়ে দেয়; এমন একটি দৃশ্যে যেখানে প্রায় সমস্ত ত্রুটি মুছে ফেলা হয়, যা থম্পসন বলেছেন যে এটি সম্ভব হওয়া উচিত, থ্রেশহোল্ড 99% পর্যন্ত কম হতে পারে।

মাল্টিপ্লেক্সিং ত্রুটি মুছে ফেলা

একটি ইন সম্পর্কিত ফলাফল, ক্যালিফোর্নিয়া ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি, ইউএস (ক্যালটেক) এর গবেষকরাও ত্রুটিগুলিকে মুছে ফেলতে রূপান্তর করেছেন৷ তাদের স্ট্রনটিয়াম-ভিত্তিক নিরপেক্ষ পরমাণু মেশিনটি একটি কোয়ান্টাম সিমুলেটর হিসাবে পরিচিত একটি আরও সীমাবদ্ধ ধরণের কোয়ান্টাম কম্পিউটার: যখন তারা রাইডবার্গ রাজ্য পর্যন্ত পরমাণুগুলিকে উত্তেজিত করতে পারে এবং স্থল এবং রাইডবার্গ রাজ্যের মধ্যে আটকে থাকা সুপারপজিশন তৈরি করতে পারে, তাদের সিস্টেমে শুধুমাত্র একটি স্থল অবস্থা রয়েছে, যার অর্থ তারা দীর্ঘমেয়াদী কোয়ান্টাম তথ্য সংরক্ষণ করতে পারে না।

যাইহোক, তারা অভূতপূর্ব বিশ্বস্ততার সাথে এই আবদ্ধ সুপারপজিশনগুলি তৈরি করেছে: 99.9%। তারা শুধু দুটি পরমাণু নয়, 26টি সমন্বিত একটি বিশাল সুপারপজিশন তৈরি করেছে এবং কিছু ত্রুটি মুছে ফেলার মাধ্যমে এটি করার বিশ্বস্ততা উন্নত করেছে। "আমরা মূলত দেখাই যে আপনি অর্থপূর্ণভাবে এই কৌশলটিকে বহু-দেহের রাজ্যে আনতে পারেন," বলেছেন অ্যাডাম শ, একজন পিএইচডি ছাত্র ম্যানুয়েল এন্দ্রেসের দল ক্যালটেক এ

একসাথে, তিনটি অগ্রগতি নিরপেক্ষ-পরমাণু কোয়ান্টাম কম্পিউটারের ক্ষমতা প্রদর্শন করে এবং গবেষকরা বলছেন যে তাদের ধারণাগুলিকে একটি মেশিনে একত্রিত করা যেতে পারে যা এখনও পর্যন্ত প্রদর্শিত হওয়াগুলির চেয়ে আরও ভাল কাজ করে। লুকিন উপসংহারে বলেন, "এই সমস্ত কাজগুলি একসাথে বেরিয়ে এসেছে, এটি একটি চিহ্নের সামান্য বিট যে বিশেষ কিছু আসতে চলেছে।"

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/neutral-atom-quantum-computers-are-having-a-moment/