नई मेटासर्फेस बनाती है स्केलेबल क्वांटम लाइट स्रोत

क्वांटम लाइट का समाधान

Quantum computing कई वादे रखती है, जैसे कि अन्यथा असंभव गणनाओं को हल करना, संभावित रूप से सभी मौजूदा एन्क्रिप्शन रूपों को तोड़ना, और ऊर्जा खपत के दृष्टिकोण से अल्ट्रा-प्रभावी कंप्यूटर बनाना।

यदि क्वांटम कंप्यूटर पर्याप्त शक्तिशाली हो जाएँ, तो वे प्रोटीन 3D संरचना की त्वरित गणना, सामग्री विज्ञान, जलवायु मॉडलिंग, या यहाँ तक कि एआई को प्रशिक्षित करने के माध्यम से चिकित्सा में पूरी क्रांति ला सकते हैं।

संभावना है कि क्वांटम चिप्स और क्वांटम कंप्यूटरों के बीच संचार प्रकाश के मूल कण: फोटॉनों के उपयोग से किया जाएगा।

विशेष रूप से, उलझे हुए फोटॉन, जो क्वांटम प्रभावों के माध्यम से एक-दूसरे के साथ अंतःक्रिया करते हैं, भले ही वे अलग हों। विशेष रूप से अब यह सिद्ध हो चुका है कि हम सामान्य ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके कम से कम दर्जनों किलोमीटर तक क्वांटम डेटा प्रसारित कर सकते हैं।

हालाँकि, उलझे हुए फोटॉनों का उत्पादन एक बड़ी चुनौती रहा है, और यह क्वांटम कंप्यूटरों को उपयोगी आकार, विश्वसनीयता और लागत स्तर तक स्केल करने की संभावना को बाधित करता है।

विकल्प विकसित किए जा रहे हैं, उदाहरण के लिए, अपूर्ण फोटॉन स्रोत से एकल फोटॉनों का उत्पादन, नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स और सिंगल फोटॉन टेलीपोर्टेशन के माध्यम से। एर्बियम का उपयोग करके प्रकाश स्रोतों की दक्षता बढ़ाना एक अन्य संभावित विकल्प है।

लेकिन अंततः, इन समाधानों में से कई समस्या को हल करने के लिए बहुत जटिल हो सकते हैं, इसलिए एक नई विकसित मेटामटेरियल क्वांटम कंप्यूटरों का भविष्य बदल सकता है। यह नैनोस्केल घटक, जो स्केलेबल, कम डिकोहेरेंस क्वांटम जानकारी को प्रकाश में परिवर्तित कर सकता है, हार्वर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित किया गया और प्रतिष्ठित जर्नल Science¹ में शीर्षक “Metasurface quantum graphs for generalized Hong-Ou-Mandel interference” के तहत प्रकाशित हुआ।

क्वांटम लाइट स्रोत

क्वांटम कंप्यूटर के उप-घटकों और विभिन्न क्वांटम कंप्यूटरों के बीच डेटा स्थानांतरित करने के लिए, क्वांटम डेटा को संरक्षित रखना आवश्यक है। यह सामान्यतः उलझे हुए कणों, विशेष रूप से फोटॉनों, के निर्माण द्वारा प्राप्त किया जाता है।

ये उलझे हुए कण एक-दूसरे की स्थिति को दोहराएंगे, भले ही वे बड़ी दूरी से अलग हों।

अब तक, क्वांटम कंप्यूटिंग के शोधकर्ताओं ने मुख्य रूप से उलझे हुए फोटॉनों को उत्पन्न करने के “पारंपरिक” तरीकों का उपयोग किया है। यह या तो फोटॉनों को विस्तारित माइक्रोचिप्स पर वेवगाइड्स से गुजरने के माध्यम से या लेंस, दर्पण और बीम स्प्लिटर से बने बड़े उपकरणों के माध्यम से किया जाता है।

समस्या यह है कि ये सिस्टम बहुत बड़े, जटिल और पर्याप्त मात्रा में उत्पादन करने में कठिन हैं, जिससे इस विधि को क्वांटम नेटवर्क द्वारा आवश्यक संख्या तक स्केल करना संभव नहीं है।

एक और समस्या “डिकोहेरेंस” है। फोटॉनों की संख्या और इसलिए क्यूबिट्स की संख्या बढ़ने पर गणितीय जटिलता बढ़ती है।

प्रत्येक अतिरिक्त फोटॉन कई नई हस्तक्षेप पथ प्रस्तुत करता है, जो पारंपरिक सेटअप में तेज़ी से बढ़ते बीम स्प्लिटर और आउटपुट पोर्ट की आवश्यकता होगी।

क्वांटम मेटासर्फेस

मेटामटेरियल्स

मेटामटेरियल्स किसी दिए गए पदार्थ की संरचना को बदलते हैं, जिससे यह उसके मूल पदार्थों की विशेषताओं से अलग गुण प्राप्त करता है।

यह आमतौर पर नैनोस्केल पर सटीक आकार, ज्यामिति, आकार, अभिविन्यास आदि के दोहराव वाले पैटर्न बनाकर हासिल किया जाता है।

नियंत्रित तरीके से नियमित माइक्रो-संरचनाओं का निर्माण सामग्री के प्रदर्शन को उसके मूल घटक की तुलना में सुधार सकता है। यह कई विभिन्न गुणों जैसे विद्युतचुंबकीय, ध्वनिक, संरचनात्मक शक्ति, तापीय आदि से प्रभावित हो सकता है।

स्रोत: Science

यह वही है जो हार्वर्ड के शोधकर्ताओं ने बनाया है, एक नई प्रकार की मेटासर्फेस के साथ, जो नैनोस्केल प्रकाश-प्रबंधन पैटर्न से नक्काशी किए गए सपाट उपकरण हैं।

“हम स्केलेबिलिटी समस्या को हल करने में एक प्रमुख तकनीकी लाभ पेश कर रहे हैं।

अब हम एक पूरी ऑप्टिकल सेटअप को एक ही मेटासर्फेस में छोटा कर सकते हैं, जो बहुत स्थिर और मजबूत है।”

Kerolos M.A. Yousef – हार्वर्ड में स्नातक छात्र

मेटासर्फेस कैसे स्केलेबल क्वांटम लाइट को सक्षम करता है

जटिल क्वांटम गणनाओं के लिए आवश्यक कई फोटॉनों की गणितीय जटिलता को ग्राफ थ्योरी नामक गणित की शाखा से संभाला जा सकता है। सरलता से समझाया जाए तो यह बिंदुओं और रेखाओं का उपयोग करके कनेक्शन और संबंधों को दर्शाता है।

स्रोत: Science

जबकि ग्राफ थ्योरी का उपयोग कुछ प्रकार के क्वांटम कंप्यूटिंग और क्वांटम त्रुटि सुधार में किया जाता है, इसे अभी तक मेटासर्फेस के संदर्भ में, विशेष रूप से उनके डिजाइन और संचालन में उपयोग नहीं किया गया है।

ग्राफ थ्योरी ने शोधकर्ताओं को यह दृश्य रूप से निर्धारित करने में सक्षम बनाया कि फोटॉन एक-दूसरे के साथ कैसे हस्तक्षेप करते हैं और प्रयोगों में उनके प्रभावों की भविष्यवाणी कर सकते हैं।

नया फोटॉन एंटैंगलमेंट डिवाइस

ग्राफ थ्योरी और व्यावसायिक अर्धचालक निर्माण तकनीकों का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने “कॉम्पैक्ट मल्टीपोर्ट इंटरफेरोमीटर” बनाए।

उन्होंने ग्राफ थ्योरी का उपयोग करके भौतिक डिजाइन और उससे उत्पन्न क्वांटम सहसंबंध दोनों को इंटरफेरोमीटर की नैनोस्ट्रक्चर में एन्कोड किया।

“यह मेटासर्फेस की समझ, डिजाइन और अनुप्रयोग में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करता है, विशेष रूप से क्वांटम लाइट उत्पन्न करने और नियंत्रित करने के लिए। ग्राफ दृष्टिकोण के साथ, एक तरह से, मेटासर्फेस डिजाइन और ऑप्टिकल क्वांटम स्थिति एक ही सिक्के के दो पहलू बन जाते हैं।”

Neal Sinclair – हार्वर्ड विश्वविद्यालय में शोधकर्ता

उसके बाद उन्होंने इसके प्रदर्शन का परीक्षण किया, सुपरकंडक्टिंग नैनोवायर डिटेक्टर्स का उपयोग करके फोटॉन व्यवहार को मापते हुए।

इससे सिद्ध हुआ कि यह दृष्टिकोण कई लाभ प्रदान करता है:

• डिजाइन को जटिल संरेखण की आवश्यकता नहीं होती, जिससे निर्माण और सेटअप बहुत आसान हो जाता है।
• यह व्यवधानों के प्रति बहुत प्रतिरोधी है, और ऑप्टिकल नुकसान कम है।
• यह निर्माण में सरल है, जिससे यह अधिक स्केलेबल और अधिक लागत-प्रभावी बनता है।

यह कार्य मुख्य रूप से क्वांटम कंप्यूटिंग में संभावित अनुप्रयोगों पर केंद्रित था।

यह, हालांकि, क्वांटम सेंसरिंग के लिए भी उपयोगी हो सकता है, या मूलभूत वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए “लैब-ऑन-ए-चिप” क्षमताएँ प्रदान कर सकता है।

“मैं इस दृष्टिकोण को लेकर उत्साहित हूँ, क्योंकि यह ऑप्टिकल क्वांटम कंप्यूटरों और नेटवर्क को प्रभावी ढंग से स्केल कर सकता है — जो सुपरकंडक्टर्स या एटम जैसे अन्य प्लेटफ़ॉर्म की तुलना में उनका सबसे बड़ा चुनौती रहा है,”

Neal Sinclair – हार्वर्ड विश्वविद्यालय में शोधकर्ता

क्वांटम कंप्यूटिंग में निवेश

हनीवेल / क्वांटिनियम

क्वांटिनियम हनीवेल क्वांटम सॉल्यूशंस और कैम्ब्रिज क्वांटम के विलय का परिणाम है।

Honeywell कंपनी का प्रमुख शेयरधारक बना रहता है (संभावित 52% स्वामित्व) 5 बिलियन डॉलर मूल्यांकन वाले फंडरेज़िंग राउंड के बाद. संस्थापक इल्यास खान के लगभग 20% शेयर होने की रिपोर्ट है। अन्य शेयरधारकों में JSR कॉरपोरेशन, मित्सुई, एमजेन, IBM, और JP Morgan शामिल हैं।

भविष्य में क्वांटिनियम का संभावित आईपीओ, संभवतः बड़े कॉरपोरेट पुनर्संरचना के हिस्से के रूप में, 20 बिलियन डॉलर तक मूल्यांकन का अनुमान और 2026 और 2027 के बीच हो सकता है।

क्वांटम कंप्यूटिंग हनीवेल के व्यवसाय का मुख्य भाग नहीं है; यह अधिकतर एयरोस्पेस, ऑटोमेशन, और विशेष रसायन एवं सामग्री के उत्पादों पर केंद्रित है।

इनमें से प्रत्येक क्षेत्र क्वांटम कंप्यूटिंग से लाभान्वित हो सकता है, विशेष रूप से कम्प्यूटेशनल केमिस्ट्री और क्वांटम साइबरसुरक्षा, जिससे हनीवेल को उसके प्रतिस्पर्धियों के मुकाबले लाभ मिल सकता है।

वर्तमान में कंपनी का मुख्य मॉडल H2 है, एक ट्रैप्ड-आयन 56-क्यूबिट चिप, जिसमें 99.895% दो-क्यूबिट गेट फिडेलिटी है।

अगली 3 पीढ़ियाँ, जो 1000+ क्यूबिट तक जाती हैं, पहले ही योजना में हैं, और अगले रिलीज़ 2025, 2027, और 2029 में निर्धारित हैं।

स्रोत: Quantinuum

नवीनतम संस्करण, जिसका नाम अपोलो है, वह वह प्रगति होगी जो क्वांटम कंप्यूटिंग के साथ अनगिनत व्यावसायिक अनुप्रयोगों को संभव बनाएगी।

निष्कर्ष में, हार्डवेयर तत्परता और क्वांटम त्रुटि सुधार (QEC) में प्रगति के संयोजन के माध्यम से, हम दशक के अंत तक अपोलो को देख सकते हैं, एक पूर्ण फॉल्ट-टॉलरेंट क्वांटम-एडवांटेज्ड मशीन। यह एक व्यावसायिक मोड़ बिंदु होगा: विज्ञान, सामग्री, रसायन विज्ञान आदि में खोज के युग को शुरू करेगा।

कंपनी ने बहुत कम त्रुटियों के साथ उच्च-गुणवत्ता कंप्यूटिंग को अपनाया है, बजाय अधिक से अधिक विफलता-प्रवण क्यूबिट जोड़ने के, जिससे एक तथाकथित “फॉल्ट-टॉलरेंट क्वांटम कंप्यूटिंग” बनती है।

इस दृष्टिकोण को कंपनी ने “बेहतर क्यूबिट, बेहतर परिणाम” कहा है, जहाँ समान संख्या के क्यूबिट 100-1,000 गुना अधिक विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करते हैं।

स्रोत: Quantinuum

यह अत्यावश्यक क्वांटम-प्रतिरोधी क्रिप्टोग्राफी में उल्लेखनीय अंतर ला सकता है, जहाँ रक्षा कंपनी थेल्स (HO.PA -0.96%) पहले से ही क्वांटिनियम के साथ सहयोग कर रही है, साथ ही अंतरराष्ट्रीय बैंकों HSBC और JP Morgan भी।

क्वांटिनियम अपनी स्वामित्व वाली क्वांटम कम्प्यूटेशनल केमिस्ट्री InQuanto भी प्रदान करता है, जो फार्मास्यूटिकल्स, सामग्री विज्ञान, रसायन, ऊर्जा, और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी है।

कई अन्य क्वांटम कंप्यूटिंग कंपनियों की तरह, क्वांटिनियम Helios प्रदान करता है, एक “हार्डवेयर-एज़-ए-सर्विस” समाधान, जिससे उपयोगकर्ता क्वांटम कंप्यूटिंग का लाभ उठा सकते हैं बिना सिस्टम को स्वयं संचालित करने की जटिलता के।

क्वांटिनियम ने नवंबर 2024 में जर्मन इन्फिनियन, यूरोप के सबसे बड़े अर्धचालक निर्माता, के साथ साझेदारी की। इन्फिनियन अपनी एकीकृत फोटॉनिक्स और नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स तकनीक लाएगा ताकि अगली पीढ़ी के ट्रैप्ड-आयन क्वांटम कंप्यूटर बनाए जा सकें।

जैसे-जैसे एकीकृत फोटॉनिक्स व्यावहारिक उपयोग मामलों के करीब आ रहे हैं, अब स्पष्ट है कि यह साझेदारी क्वांटिनियम के भविष्य के लिए कितनी महत्वपूर्ण हो सकती है। इस चरण में, ऐसा लगता है कि कंपनी का अगला कदम विश्व का पहला एआई-केंद्रित फोटॉनिक्स-क्वांटम चिप जारी करना होगा।

आने वाले महीनों में, क्वांटिनियम चल रही सहयोगों के परिणाम साझा करेगा, जो जेनरेटिव एआई में क्वांटम-चालित प्रगति की क्रांतिकारी संभावनाओं को दर्शाते हैं।

नवीन Gen QAI क्षमता धातु-ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क्स के ड्रग डिलीवरी में उपयोग को बढ़ाएगी और तेज़ करेगी, जिससे अधिक कुशल और व्यक्तिगत उपचार विकल्पों का मार्ग प्रशस्त होगा, जिसके विवरण Helios के लॉन्च पर उजागर किए जाएंगे।

Quantinuum Announces Generative Quantum AI Breakthrough with Massive Commercial Potential

इस प्रकाशन में घोषणा क्वांटिनियम में एआई-क्वांटम कंप्यूटिंग कनेक्शन की तेज़ प्रगति से संबंधित समाचारों की श्रृंखला का हिस्सा है।

और अधिक चल रहे उपयोग मामलों से कंपनी के भविष्य के मूल्य में काफी वृद्धि हो सकती है, और इस प्रकार हनीवेल की इसमें हिस्सेदारी, तथा निवेशकों के संभावित लाभ में भी।

(आप हमारे पूर्ण रिपोर्ट को भी पढ़ सकते हैं जो हनीवेल के सेंसर, एयरोस्पेस पार्ट्स, और उन्नत सामग्री में मुख्य व्यवसाय, साथ ही क्वांटिनियम में उसकी भागीदारी के बारे में है)हनीवेल के सेंसर, एयरोस्पेस पार्ट्स, और उन्नत सामग्री में मुख्य व्यवसाय, साथ ही क्वांटिनियम में उसकी भागीदारी के संबंध में हमारी पूर्ण रिपोर्ट

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उल्लेखित अध्ययन

^{1. Kerolos M. A. Yousef, Marco D’Alessandro, Matthew Yeh, Neil Sinclair, Marko Loncar, and Federico Capasso. Metasurface quantum graphs for generalized Hong-Ou-Mandel interference. Science. 24 Jul 2025. Vol 389, Issue 6758 pp. 416-422. DOI: 10.1126/science.adw8404}