Charge Qubits Get A Thousand-fold Boost – Physics World

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

فالونگ: 0

مصور کی چارج کوئبٹس کی نمائندگی، جس میں دو دائرے دکھائے گئے ہیں - ایک سبز، ایک نیلا - ایک چپ پر منڈلا رہا ہے — کیپنگ کوانٹم: ایک طویل ہم آہنگی کے وقت اور مضبوط جوڑے کے ساتھ آرٹسٹ کی طرف سے دو چارج کیوبٹس کی پیش کش۔ (بشکریہ: Dafei Jin/Argonne National Laboratory and the University of Notre Dame)

امریکہ میں محققین نے چارج کوانٹم بٹس (کوبٹس) کے ہم آہنگی کے وقت کو 1000 کے عنصر سے بہتر بنایا ہے جس کی بدولت ان کی تعمیر کے لیے استعمال ہونے والے مواد میں پیشرفت ہوئی ہے۔ کی قیادت میں ڈافی جن نانوسکل میٹریلز کے لیے ارگون سینٹر اور ڈیوڈ شسٹر اسٹینفورڈ یونیورسٹی اور شکاگو یونیورسٹی کی کثیر ادارہ جاتی ٹیم نے یہ بھی دکھایا کہ 98.1% کی مخلصی کے ساتھ ان کیوبٹس کی حالت کو پڑھنا ممکن ہے - جن کا کہنا ہے کہ مزید جدید ترین ریڈ آؤٹ ٹیکنالوجیز کی مدد سے اس قدر میں مزید اضافہ ہوگا۔

کوانٹم کمپیوٹنگ کے اندر ہم آہنگی کا وقت بہت اہم ہے، کیونکہ یہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ ماحولیاتی شور اس کے ڈیکوہیر ہونے، یا اپنی کوانٹم نوعیت سے محروم ہونے سے پہلے ایک کوبٹ کتنی دیر تک متعدد ریاستوں کی سپر پوزیشن میں رہ سکتا ہے۔ اس مدت کے دوران، ایک کوانٹم کمپیوٹر پیچیدہ کمپیوٹنگ انجام دے سکتا ہے جو کلاسیکل کمپیوٹرز نہیں کر سکتے۔

بہت سے کوانٹم سسٹم qubits کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ اسپن کوئبٹس، مثال کے طور پر، الیکٹران یا نیوکلئس کے اسپن میں کوانٹم معلومات کو انکوڈ کرتے ہیں، جو اوپر، نیچے یا دونوں کی سپر پوزیشن ہو سکتی ہے۔ چارج کوئبٹس، اپنے حصے کے لیے، کوئبٹ سسٹم کے اندر موجود الیکٹران پر اضافی چارج کی موجودگی یا عدم موجودگی کے ذریعے کوانٹم معلومات کی نمائندگی کرتے ہیں۔ وہ نسبتاً نئے ہیں - ٹیم کے اراکین سب سے پہلے پیدا کیا 2022 میں - اور جن کا کہنا ہے کہ انہیں اسپن کیوبٹس پر بہت سے فوائد حاصل ہیں۔

"چارج کوئبٹس عام طور پر زیادہ تیز رفتاری کی اجازت دیتے ہیں کیونکہ جوڑے کو بجلی کے شعبوں سے سختی سے چارج کیا جاتا ہے،" وہ بتاتے ہیں۔ "یہ اسپن کوئبٹس پر فائدہ مند ہے کیونکہ مقناطیسی فیلڈز کے ساتھ جوڑے کمزور گھومتے ہیں۔ چارج کوئبٹ ڈیوائسز عام طور پر گھڑنا اور چلانے میں بہت آسان ہیں، کیونکہ زیادہ تر موجودہ فیبریکیشن اور آپریشن کے بنیادی ڈھانچے گھماؤ اور مقناطیسی فیلڈز کے بجائے چارجز اور الیکٹرک فیلڈز پر مبنی ہوتے ہیں۔ انہیں اکثر زیادہ کمپیکٹ بنایا جا سکتا ہے۔

الٹرا کلین انتہائی پرسکون ہے۔

جن بتاتے ہیں کہ محققین نے ایک کوانٹم ڈاٹ کے اندر ایک الیکٹران کو پھنسا کر اپنے چارج کیوبٹس بنائے، جو کہ ایٹموں کا ایک نانوسکل مجموعہ ہے جو ایک کوانٹم پارٹیکل کی طرح برتاؤ کرتا ہے۔ کوانٹم ڈاٹ ٹھوس نیین سے بنی سطح پر ٹکی ہوئی ہے اور اسے خلا میں رکھا گیا ہے۔

جن کے مطابق، یہ انتہائی صاف ماحول تجربے کی کامیابی کی کلید ہے۔ نیین، ایک عظیم گیس کے طور پر، دوسرے عناصر کے ساتھ کیمیائی بندھن نہیں بنائے گا۔ حقیقت میں، جیسا کہ ٹیم نے ایک میں اشارہ کیا فطرت طبیعیات تحقیق پر مقالے میں کہا گیا ہے کہ کم درجہ حرارت اور ویکیوم کے قریب ماحول میں نیین ایک انتہائی پیور سیمی کوانٹم ٹھوس میں گاڑھا ہو جائے گا جس سے کسی بھی چیز سے خالی ہو جو کوئبٹ میں شور پیدا کر سکے۔ شور کی اس کمی نے ٹیم کو چارج کیوبٹ کے ہم آہنگی کے وقت کو پچھلی کوششوں کے 100 نینو سیکنڈ سے 100 مائیکرو سیکنڈ تک بڑھانے کے قابل بنایا۔

مزید کیا ہے، محققین نے ان کیوبٹس کی حالت کو پڑھا۔ 98.1% وفاداری۔ کوانٹم لمیٹڈ یمپلیفائر استعمال کیے بغیر، جس کو جن نے "بہت کم درجہ حرارت (ہمارے معاملے میں 10 ملی کیلون) پر رکھا ہوا ایک خاص آلہ جو کمزور برقی مقناطیسی سگنل کو بڑھا سکتا ہے لیکن تقریباً صفر تھرمل شور لاتا ہے" کے طور پر بیان کیا ہے۔ جن کا کہنا ہے کہ چونکہ اس طرح کے آلات پڑھنے کی صلاحیت کو بڑھاتے ہیں، ان کے بغیر 98.1 فیصد وفاداری حاصل کرنا خاص طور پر متاثر کن ہے۔ "ہمارے مستقبل کے تجربات میں، ایک بار جب ہم ان کو استعمال کرتے ہیں، تو ہماری پڑھنے کی مخلصی صرف بہت زیادہ ہو سکتی ہے،" وہ مزید کہتے ہیں۔

اگلا سنگ میل

اگرچہ ہم آہنگی کے وقت میں ہزار گنا اضافہ پچھلے چارج کوئبٹ سسٹمز کے مقابلے میں پہلے ہی ایک بڑی بہتری ہے، محققین مستقبل میں اس سے بھی زیادہ کی توقع رکھتے ہیں۔ جن کے مطابق، ٹیم کے نظریاتی حسابات سے پتہ چلتا ہے کہ چارج کوئبٹ سسٹم 1-10 ملی سیکنڈ کے ہم آہنگی کے وقت تک پہنچ سکتا ہے، جو موجودہ اقدار کے مقابلے میں 10-100 بہتری کے ایک اور عنصر کی نمائندگی کرتا ہے۔ اس کا احساس کرنے کے لیے، اگرچہ، سائنسدانوں کو تجربے کے ہر پہلو پر بہتر کنٹرول حاصل کرنے کی ضرورت ہوگی، ڈیوائس ڈیزائن اور فیبریکیشن سے لے کر کوئبٹ کنٹرول تک۔

صنعتی پیمانے پر تیار کردہ سلکان اسپن کوئبٹس

اس سے آگے، جن اور ساتھی نظام کو مزید بہتر بنانے کے طریقے تلاش کرتے رہتے ہیں۔

جن کا کہنا ہے کہ "اس کے بعد سب سے بڑا سنگ میل یہ دکھانا ہے کہ دو چارج کیوبٹس ایک ساتھ الجھ سکتے ہیں۔" "ہم اس پر کام کر رہے ہیں اور کافی پیش رفت ہوئی ہے۔ ایک بار جب ہم اسے پورا کر لیتے ہیں، تو ہمارا کوئبٹ پلیٹ فارم یونیورسل کوانٹم کمپیوٹنگ کے لیے تیار ہو جاتا ہے، حالانکہ کچھ تفصیلی کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔"