एमआईटी के शोधकर्ताओं ने शोर कम करते हुए क्वांटम संकेतों को बढ़ाने का नया तरीका विकसित किया

क्वांटम कंप्यूटर के भीतर क्वैबिट की नाजुकता और संवेदनशीलता के कारण, पर्यावरण शोर संपूर्ण सिस्टम की अखंडता को बनाए रखने में एक महत्वपूर्ण कारक है। क्योंकि यह शोर क्वांटम कंप्यूटर द्वारा विश्लेषण और रीड-आउट को प्रभावित कर सकता है, दुनिया भर के इंजीनियर और वैज्ञानिक क्वैबिट के बीच संचार के वर्तमान स्तर को बनाए रखते हुए इस शोर को कम करने के तरीके खोजने की कोशिश कर रहे हैं। हाल ही का अनुसंधान से एमआईटी नामक प्रक्रिया का उपयोग करके क्वांटम संकेतों को बढ़ावा देते हुए शोर नियंत्रण की एक संभावित नई विधि का सुझाव देता है निचोड़. में प्रकाशित उनके परिणामों के साथ प्रकृति भौतिकी, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि स्क्वीज़िंग का उपयोग क्वांटम कंप्यूटर के लिए अधिक मजबूत घटकों को बनाने में किया जा सकता है।

वर्तनी बाहर निचोड़ना

पहले लेखक और एमआईटी स्नातक छात्र के अनुसार जैक किउ, स्क्वीज़िंग पर्यावरणीय शोर को एक चर से दूसरे चर में पुनर्वितरित करके काम करता है, ताकि शोर की कुल मात्रा समान हो, यह केवल एक पैरामीटर पर कम हो। जैसा कि किउ ने आगे बताया: “हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत के रूप में जानी जाने वाली एक क्वांटम संपत्ति के लिए प्रवर्धन प्रक्रिया के दौरान न्यूनतम मात्रा में शोर जोड़ने की आवश्यकता होती है, जिससे पृष्ठभूमि शोर की तथाकथित 'मानक क्वांटम सीमा' बनती है। हालाँकि, एक विशेष उपकरण जिसे a कहा जाता है जोसेफसन पैरामीट्रिक एम्पलीफायर अतिरिक्त शोर को अन्यत्र प्रभावी ढंग से पुनर्वितरित करके इसे मूल सीमा से नीचे 'निचोड़' कर कम कर सकता है।

यह पुनर्वितरण विशेष रूप से तब सहायक होता है जब शोधकर्ता सिस्टम में एक विशिष्ट पैरामीटर पर ध्यान केंद्रित करते हैं। किउ ने कहा, "क्वांटम जानकारी संयुग्मित चर में दर्शायी जाती है, उदाहरण के लिए, विद्युत चुम्बकीय तरंगों का आयाम और चरण।" “हालांकि, कई उदाहरणों में, शोधकर्ताओं को सिस्टम की क्वांटम स्थिति निर्धारित करने के लिए इनमें से केवल एक चर - आयाम या चरण - को मापने की आवश्यकता होती है। इन उदाहरणों में, वे 'शोर को दबा सकते हैं:' इसे एक चर के लिए कम कर सकते हैं, मान लीजिए आयाम, जबकि दूसरे के लिए इसे बढ़ा सकते हैं, इस मामले में, चरण। हाइजेनबर्ग के अनिश्चितता सिद्धांत के कारण शोर की कुल मात्रा समान रहती है। फिर भी, इसके वितरण को आकार दिया जा सकता है ताकि किसी एक चर पर कम शोर माप संभव हो सके।

सिस्टम में स्क्वीजिंग लागू करना और क्वांटम सिग्नल को बढ़ावा देना

अपने प्रयोग में, किउ और उनकी टीम ने निचोड़ने की शुरुआत करने के लिए एक नए प्रकार के उपकरण का उपयोग करने पर ध्यान केंद्रित किया। "इस काम में, हम एक नए प्रकार के फैलाव-इंजीनियर्ड जोसेफसन ट्रैवलिंग-वेव पैरामीट्रिक एम्पलीफायर (JTWPA) को पेश करते हैं जो निचोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है," किउ ने कहा। "डिवाइस में श्रृंखला में कई जोसेफसन जंक्शन [सुपरकंडक्टिंग धाराओं वाले जंक्शन] और दोहरे पंप संचालन का समर्थन करने के लिए समय-समय पर लोड किए गए चरण-मिलान रेज़ोनेटर शामिल हैं।" इस उपकरण के साथ, शोधकर्ता अपने पूरे सिस्टम को ठीक कर सकते हैं, जिससे फोटॉन को मजबूत और अधिक प्रवर्धित क्वांटम संकेतों में संयोजित करने की अनुमति मिलती है। इस नए उपकरण और प्रयोगात्मक सेट अप के साथ उन्हें जो परिणाम मिले वे रोमांचक थे। "इस आर्किटेक्चर ने [क्वांटम सिग्नल] को 10 गीगाहर्ट्ज़ एम्प्लीफिकेशन बैंडविड्थ के साथ संचालन करते हुए शोर शक्ति को मौलिक क्वांटम सीमा से 3.5 गुना कम करने में सक्षम बनाया," किउ ने समझाया। “यह आवृत्ति रेंज पिछले उपकरणों की तुलना में परिमाण के लगभग दो ऑर्डर अधिक है। हमारा उपकरण उलझे हुए फोटॉन जोड़े की ब्रॉडबैंड पीढ़ी को भी प्रदर्शित करता है, जो शोधकर्ताओं को बहुत अधिक सिग्नल-टू-शोर अनुपात के साथ क्वांटम जानकारी को अधिक कुशलता से पढ़ने में सक्षम बना सकता है।

चूँकि क्वांटम कंप्यूटरों का वर्तमान विकास पर्यावरणीय शोर को कम करते हुए क्वैबिट के बीच क्वांटम संकेतों को बेहतर बनाने के लिए काम कर रहा है, इसलिए इस प्रयोग के परिणाम महत्वपूर्ण हो सकते हैं। चूँकि किउ और उनकी टीम इस प्रक्रिया पर शोध करना जारी रखे हुए हैं, उन्हें उम्मीद है कि उनका काम क्वांटम उद्योग में दूसरों को प्रभावित कर सकता है। जैसा कि किउ ने कहा: "यदि आप इसे अन्य क्वांटम प्रणालियों पर लागू करते हैं तो इसमें जबरदस्त क्षमता है - रीडआउट को बढ़ाने के लिए एक क्विबिट सिस्टम के साथ इंटरफेस करने के लिए, या क्विबिट्स को उलझाने के लिए, या डार्क मैटर का पता लगाने और सुधार में उपयोग करने के लिए डिवाइस ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी रेंज का विस्तार करने के लिए।" इसकी पहचान क्षमता।"

केना ह्यूजेस-कैसलबेरी इनसाइड क्वांटम टेक्नोलॉजी और JILA में साइंस कम्युनिकेटर (कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय और NIST के बीच एक साझेदारी) में एक कर्मचारी लेखक हैं। उनकी राइटिंग बीट्स में डीप टेक, मेटावर्स और क्वांटम टेक्नोलॉजी शामिल हैं।

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• स्रोत: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/mit-researchers-develop-new-way-to-amplify-quantum-signals-while-reducing-noise/