चार्ज क्वैबिट को हजारों गुना बढ़ावा मिलता है - फिजिक्स वर्ल्ड

चार्ज क्वैबिट को हजारों गुना बढ़ावा मिलता है - फिजिक्स वर्ल्ड

समय टिकट: 4 दिसंबर, 2023 6:11 पूर्वाह्न
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कलाकार द्वारा चार्ज क्वैबिट का प्रतिनिधित्व, जिसमें दो गोले दिखाए गए हैं - एक हरा, एक नीला - एक चिप के ऊपर मंडराते हुए
क्वांटम रखना: कलाकार द्वारा लंबे सुसंगत समय और मजबूत युग्मन के साथ दो चार्ज क्वैबिट का प्रतिपादन। (सौजन्य: दफेई जिन/आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी और नोट्रे डेम विश्वविद्यालय)

अमेरिका में शोधकर्ताओं ने उनके निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्रियों में प्रगति के कारण चार्ज क्वांटम बिट्स (क्यूबिट्स) के सुसंगत समय में 1000 गुना सुधार किया है। के नेतृत्व में दफेई जिन नैनोस्केल सामग्री के लिए आर्गन सेंटर और डेविड शूस्टर स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय और शिकागो विश्वविद्यालय की बहु-संस्थागत टीम ने यह भी दिखाया कि 98.1% की निष्ठा के साथ इन क्वैबिट की स्थिति को पढ़ना संभव है - जिन का कहना है कि मूल्य अधिक परिष्कृत रीडआउट प्रौद्योगिकियों की सहायता से और बढ़ेगा।

क्वांटम कंप्यूटिंग के भीतर सुसंगतता का समय बेहद महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह दर्शाता है कि पर्यावरणीय शोर के कारण कई राज्यों के सुपरपोजिशन में एक क्यूबिट कितने समय तक रह सकता है, इससे पहले कि वह विघटित हो जाए, या अपनी क्वांटम प्रकृति खो दे। इस अवधि के दौरान, एक क्वांटम कंप्यूटर जटिल गणनाएँ कर सकता है जो शास्त्रीय कंप्यूटर नहीं कर सकते।

कई क्वांटम प्रणालियाँ क्वैबिट के रूप में कार्य कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, स्पिन क्वैबिट, एक इलेक्ट्रॉन या नाभिक के स्पिन में क्वांटम जानकारी को एनकोड करता है, जो ऊपर, नीचे या दोनों का सुपरपोजिशन हो सकता है। दूसरी ओर, चार्ज क्वैबिट, क्वबिट सिस्टम के भीतर मौजूद एक इलेक्ट्रॉन पर अतिरिक्त चार्ज की उपस्थिति या अनुपस्थिति के माध्यम से क्वांटम जानकारी का प्रतिनिधित्व करते हैं। वे अपेक्षाकृत नए हैं - टीम के सदस्य पहला बनाया 2022 में - और जिन का कहना है कि स्पिन क्वैबिट की तुलना में उनके कई फायदे हैं।

उन्होंने बताया, "चार्ज क्वैबिट आम ​​तौर पर बहुत तेज ऑपरेशन गति की अनुमति देता है क्योंकि चार्ज विद्युत क्षेत्रों के साथ मजबूती से जुड़ा होता है।" “यह स्पिन क्वैबिट की तुलना में फायदेमंद है क्योंकि स्पिन चुंबकीय क्षेत्र के साथ कमजोर रूप से जुड़ती है। चार्ज क्वैबिट उपकरणों का निर्माण और संचालन आम तौर पर बहुत आसान होता है, क्योंकि अधिकांश मौजूदा निर्माण और संचालन बुनियादी ढांचे स्पिन और चुंबकीय क्षेत्रों के बजाय चार्ज और विद्युत क्षेत्रों पर आधारित होते हैं। उन्हें अक्सर अधिक कॉम्पैक्ट बनाया जा सकता है।"

अल्ट्राक्लीन अत्यंत शांत है

जिन बताते हैं कि शोधकर्ताओं ने क्वांटम डॉट के भीतर एक इलेक्ट्रॉन को फंसाकर अपना चार्ज क्वबिट बनाया, जो परमाणुओं का एक नैनोस्केल संग्रह है जो एकल क्वांटम कण की तरह व्यवहार करता है। क्वांटम बिंदु ठोस नियॉन से बनी सतह पर टिका होता है और इसे निर्वात में रखा जाता है।

जिन के अनुसार, यह अत्यंत स्वच्छ वातावरण प्रयोग की सफलता की कुंजी है। नियॉन, एक उत्कृष्ट गैस के रूप में, अन्य तत्वों के साथ रासायनिक बंधन नहीं बनाएगा। वास्तव में, जैसा कि टीम ने बताया है प्रकृति भौतिकी अनुसंधान पर पेपर, कम तापमान और निकट-वैक्यूम वातावरण में नियॉन किसी भी चीज़ से रहित एक अतिशुद्ध अर्ध-क्वांटम ठोस में संघनित हो जाएगा जो कि क्वबिट में शोर ला सकता है। शोर की इस कमी ने टीम को चार्ज क्वबिट के सुसंगत समय को पिछले प्रयासों के 100 नैनोसेकंड से 100 माइक्रोसेकंड तक बढ़ाने में सक्षम बनाया।

इससे भी अधिक, शोधकर्ताओं ने इन क्वैबिट्स की स्थिति को पढ़ा 98.1% निष्ठा क्वांटम-सीमित एम्पलीफायर का उपयोग किए बिना, जिसे जिन ने "बहुत कम तापमान (हमारे मामले में 10 मिलीकेल्विन) पर रखा गया एक विशेष उपकरण" के रूप में वर्णित किया है जो कमजोर विद्युत चुम्बकीय संकेतों को बढ़ा सकता है लेकिन लगभग शून्य थर्मल शोर ला सकता है। क्योंकि ऐसे उपकरण रीडआउट क्षमता को बढ़ाते हैं, उनके बिना 98.1% निष्ठा प्राप्त करना, जिन कहते हैं, विशेष रूप से प्रभावशाली है। उन्होंने आगे कहा, "हमारे भविष्य के प्रयोगों में, एक बार जब हम उनका उपयोग करते हैं, तो हमारी रीडआउट निष्ठा बहुत अधिक बढ़ सकती है।"

अगला मील का पत्थर

जबकि सुसंगत समय में एक हजार गुना वृद्धि पहले से ही पिछले चार्ज क्वैबिट सिस्टम की तुलना में एक बड़ा सुधार है, शोधकर्ता भविष्य में और भी अधिक की उम्मीद करते हैं। जिन के अनुसार, टीम की सैद्धांतिक गणना से पता चलता है कि चार्ज क्वबिट प्रणाली 1-10 मिलीसेकंड के सुसंगत समय तक पहुंच सकती है, जो वर्तमान मूल्यों पर 10-100 सुधार के एक अन्य कारक का प्रतिनिधित्व करती है। हालाँकि, इसे साकार करने के लिए, वैज्ञानिकों को उपकरण डिज़ाइन और निर्माण से लेकर क्वबिट नियंत्रण तक, प्रयोग के हर पहलू पर बेहतर नियंत्रण हासिल करने की आवश्यकता होगी।

इसके अलावा, जिन और सहकर्मी सिस्टम को और भी बेहतर बनाने के तरीकों की तलाश जारी रखते हैं।

जिन कहते हैं, "अगला सबसे बड़ा मील का पत्थर यह दिखाना है कि दो चार्ज क्वैबिट को एक साथ उलझाया जा सकता है।" “हम इस पर काम कर रहे हैं और इसमें काफी प्रगति हुई है। एक बार जब हम इसे पूरा कर लेते हैं, तो हमारा क्विबिट प्लेटफ़ॉर्म सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए तैयार हो जाता है, भले ही कुछ विस्तृत प्रदर्शन में सुधार किया जा सकता है।

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