कम्प्यूटिंग
क्वांटम भविष्य को आगे बढ़ाते हुए: फोनोंनिक हस्तक्षेप और नई सामग्री
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क्लासिकल कंप्यूटरों, जैसे हमारे लैपटॉप और स्मार्टफ़ोन, के विपरीत, एक क्वांटम कंप्यूटर क्वांटम भौतिकी के गुणों का उपयोग करके गणनाएँ करता है और डेटा संग्रहीत करता है, जिससे यह कुछ विशेष कार्यों में आज के सर्वश्रेष्ठ सुपरकंप्यूटरों से भी बेहतर बन जाता है।
साधारण कंप्यूटरों की तरह जानकारी को बाइनरी बिट्स (0 या 1) में एन्कोड करने के विपरीत, क्वांटम कंप्यूटर की मेमोरी की मूल इकाई एक क्यूबिट है, जिसे इलेक्ट्रॉन के स्पिन या फोटॉन की अभिविन्यास जैसे भौतिक प्रणालियों का उपयोग करके बनाया जाता है।
क्वांटम बिट्स, या क्यूबिट्स, को एक साथ कई विभिन्न तरीकों से व्यवस्थित किया जा सकता है। इसका मतलब है कि वे एक ही समय में 0 और 1 दोनों को दर्शा सकते हैं, जिसे क्वांटम सुपरपोज़िशन कहा जाता है। क्यूबिट्स को क्वांटम एंटैंगलमेंट के माध्यम से भी जोड़ा जा सकता है, जहाँ जुड़े कण दूरी की परवाह किए बिना एक ही भाग्य साझा करते हैं।
परिणामस्वरूप, माना जाता है कि एक क्वांटम कंप्यूटर किसी भी क्लासिकल कंप्यूटर की तुलना में घातीय रूप से तेज़ गणनाएँ कर सकता है।
इस लाभ के साथ, क्वांटम कंप्यूटर आधुनिक कंप्यूटिंग में क्रांति लाने का वादा करते हैं। सिद्धांत रूप में, वे लॉजिस्टिक्स को अनुकूलित कर सकते हैं, प्रचलित एन्क्रिप्शन योजनाओं को तोड़ सकते हैं, नई दवाओं और सामग्रियों की खोज को सक्षम बना सकते हैं, और भौतिकविदों को भौतिक सिमुलेशन करने में मदद कर सकते हैं।
हालांकि क्वांटम कंप्यूटर अभी तक वास्तविकता नहीं बन पाए हैं, एक व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटर बनाने की खोज तेज़ हो रही है क्योंकि प्रमुख प्रौद्योगिकी कंपनियां आने वाले वर्षों में छोटे प्रयोगशाला प्रयोगों से पूर्ण कार्यशील प्रणालियों तक स्केल करने पर काम कर रही हैं।
IBM ने पहले ही अपना विस्तृत योजना प्रस्तुत कर दी है, जिसमें IBM के क्वांटम पहल के प्रमुख जय गैम्बेटा ने फाइनेंशियल टाइम्स को बताया कि यह अब सपना नहीं रहा:
“मुझे वास्तव में लगता है कि हमने कोड तोड़ दिया है और हम इस मशीन को दशक के अंत तक बना पाएंगे।”
जबकि गूगल, एक Alphabet (GOOG ) की कंपनी, भी इस समय सीमा में औद्योगिक-स्तर की प्रणाली बनाने की अपनी क्षमता पर भरोसा रखता है, Amazon (AMZN ) को इन मशीनों के वास्तव में उपयोगी बनने में कुछ दशकों और लगेंगे।
स्पष्ट रूप से बड़े उद्योग खिलाड़ियों के बीच इस उभरती तकनीक पर बहुत ध्यान केंद्रित है, हालांकि वास्तविक दुनिया में अपनाना कई चुनौतियों के कारण अभी भी बाधित है।
इसमें क्यूबिट्स की पर्यावरणीय व्यवधानों, जिसे ‘शोर’ कहा जाता है, के प्रति संवेदनशीलता शामिल है। गर्मी, कंपन और विद्युतचुंबकीय क्षेत्रों जैसे कारक क्यूबिट को उसकी क्वांटम विशेषताएँ खोने पर मजबूर कर सकते हैं। इस प्रक्रिया को क्वांटम डिकोहेरेंस कहा जाता है, जो प्रणाली को क्रैश कर देती है और गणनाओं में त्रुटियाँ उत्पन्न करती है। यह संवेदनशीलता क्वांटम कंप्यूटरों के निर्माण और संचालन में एक प्रमुख चुनौती है।
क्यूबिट्स को बाहरी हस्तक्षेप से बचाने के लिए, वैज्ञानिक या तो उन्हें शारीरिक रूप से अलग करते हैं, ठंडा रखते हैं, या केंद्रित ऊर्जा के बर्स्ट से ज़ैप करते हैं।
शोर के अलावा, त्रुटि सुधार, स्केलेबिलिटी, विशेष ज्ञान, संसाधन-गहनता, और क्लासिक सिस्टम के साथ एकीकरण भी क्वांटम कंप्यूटरों द्वारा सामना की जाने वाली अन्य चुनौतियाँ हैं। अच्छी बात यह है कि इन मुद्दों को कंपनियों और वैज्ञानिकों द्वारा विभिन्न दृष्टिकोणों से सक्रिय रूप से संबोधित किया जा रहा है ताकि क्वांटम कंप्यूटर वास्तविकता बन सकें।
निग्लेक्टॉन्स: क्वांटम कंप्यूटिंग में अनदेखे कण
स्थिर क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए क्यूबिट्स की नाजुकता को पार करने के एक तरीके में उन्हें उन गणितीय तत्वों के साथ जोड़ना शामिल है जिन्हें पहले अप्रासंगिक माना जाता था।
यह खोज पिछले हफ्ते गणितज्ञों द्वारा रिपोर्ट की गई थी, जिन्होंने बताया कि अनदेखे कण जिन्हें ‘निग्लेक्टॉन्स’ कहा जाता है, इस क्षेत्र में क्रांति लाने में मदद कर सकते हैं।1
यहाँ चर्चा किया गया क्वासिपार्टिकल इसिंग एनीऑन कहलाता है, जो केवल 2D प्रणालियों में मौजूद है और टोपोलॉजिकल क्वांटम कंप्यूटिंग का मूल है। इसका मतलब है कि एनीऑन कणों में नहीं बल्कि उनके एक-दूसरे के चारों ओर लूप करने के तरीके में जानकारी संग्रहीत करते हैं, जो शोर के प्रति बहुत अधिक प्रतिरोधी होता है। समस्या यह है कि इसिंग एनीऑन सार्वभौमिक नहीं हैं।
इसे हल करने के लिए, टीम ने ‘नॉन-सेमीसिम्पल टोपोलॉजिकल क्वांटम फील्ड थ्योरी’ की ओर रुख किया। यह सिद्धांत केवल घटनाओं की समरूपता को समझकर नए, अज्ञात कणों की भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है।
इसके अनुसार, प्रत्येक कण का एक क्वांटम डाइमेंशन होता है, जो प्रणाली में उसकी ‘वज़न’ या प्रभाव को दर्शाता है। जहाँ शून्य वज़न वाला कण सामान्यतः त्याग दिया जाता है, वहीं नई नॉन-सेमीसिम्पल संस्करणों में उन कणों को तब तक रखा जाता है जब तक यह नहीं पता चल जाता कि उस संख्या को शून्य न रखने के लिए कैसे बदला जाए।
पुनर्व्याख्यायित अनदेखे भाग इसिंग एनीऑन की अनुपलब्ध क्षमताओं को प्रदान करते हैं।
अध्ययन ने दिखाया कि केवल एक निग्लेक्टॉन के साथ, कण केवल ब्रेसिंग के माध्यम से सार्वभौमिक गणना कर सकता है। उल्लेखनीय रूप से, इसिंग एनीऑन ब्रेसिंग पथ के आकार पर निर्भर होने के कारण सुपरपोज़िशन बना सकते हैं, न कि सटीक स्थानों पर, और स्वाभाविक रूप से कई प्रकार के शोर से संरक्षित होते हैं।
एआई को एटम्स को कुशलतापूर्वक पुनर्व्यवस्थित करने के लिए प्रशिक्षित करना
एक अन्य उदाहरण में, शोधकर्ताओं ने क्वांटम कंप्यूटर के ‘मस्तिष्क’ को असेंबल करने के लिए एआई का उपयोग किया।2
टीम ने किया कि उन्होंने कृत्रिम बुद्धिमत्ता का उपयोग करके सबसे अनुकूल तरीका निकाला जिससे जल्दी से एटम्स का एक नेटवर्क बनाया जा सके, जो भविष्य में क्वांटम कंप्यूटर के मस्तिष्क के रूप में कार्य कर सकता है।
अध्ययन के सह-लेखक, चीन विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी जियान-वेई पैन ने कहा:
“विज्ञान के लिए एआई जटिल वैज्ञानिक समस्याओं को हल करने के लिए एक शक्तिशाली प्रतिमान के रूप में उभर रहा है।”
‘न्यूट्रल एटम एरेज़’ बनाते समय चुनौती यह थी कि उन्हें ‘कुशल, तेज़ और स्केलेबल’ तरीके से पुनर्व्यवस्थित करने का तरीका खोजा जाए, जिसे एआई ने हल किया।
शोधकर्ता क्यूबिट्स बनाने के लिए न्यूट्रल एटम्स, ट्रैप्ड आयन्स, और सुपरकंडक्टिंग सर्किट्स का उपयोग करते हैं क्योंकि ये क्वांटम स्थितियों को अपेक्षाकृत लंबे समय तक बनाए रख सकते हैं। जब एटम्स को क्यूबिट्स के रूप में उपयोग किया जाता है, तो उन्हें लेज़र प्रकाश से फँसाया जाता है और क्वांटम जानकारी उनके इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा स्तरों में संग्रहीत की जाती है।
विचार यह है कि पर्याप्त एटम्स का उपयोग करके क्वांटम कंप्यूटर को त्रुटियों से पार पाना। इसलिए, टीम ने एआई मॉडल को प्रशिक्षित किया कि रूबिडियम (Rb) एटम्स को विभिन्न लेज़र प्रकाश पैटर्न का उपयोग करके विभिन्न ग्रिड कॉन्फ़िगरेशन में कैसे रखा जा सकता है। फिर, एटम्स की प्रारंभिक स्थितियों के आधार पर, एआई मॉडल आवश्यक प्रकाश पैटर्न की गणना कर सकता है जिससे उन्हें 2D और 3D आकारों में पुनर्व्यवस्थित किया जा सके।
अपने एआई मॉडल का उपयोग करके, टीम ने केवल 60 मिलीसेकंड में अधिकतम 2,024 रूबिडियम एटम्स की एरे असेंबल की। अध्ययन ने नोट किया:
“यह प्रोटोकॉल वर्तमान तकनीकों के साथ आसानी से दसियों हजार एटम्स की दोषरहित एरे उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जा सकता है और क्वांटम त्रुटि सुधार के लिए एक उपयोगी टूलबॉक्स बन सकता है।”
लॉजिक क्यूबिट्स की मैजिक स्टेट डिस्टिलेशन
इसी बीच, पिछले महीने, वैज्ञानिकों ने त्रुटि-रहित क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए ‘मैजिक स्टेट’ में एक突破 हासिल किया।3
वैज्ञानिकों ने वास्तव में ‘मैजिक स्टेट डिस्टिलेशन’ नामक घटना को प्रदर्शित किया, जिसे दो दशकों पहले प्रस्तावित किया गया था, लेकिन अब तक लॉजिकल क्यूबिट्स में उपयोग नहीं किया गया था। यह इस तथ्य के बावजूद है कि इसे ‘मैजिक स्टेट्स’ उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है, जो क्वांटम कंप्यूटरों की पूरी क्षमता को प्राप्त करने के लिए आवश्यक हैं।
ऐसे स्टेट्स को जटिल क्वांटम एल्गोरिदम द्वारा संसाधन के रूप में उपयोग के लिए पहले से तैयार किया जाता है।
एल्गोरिदम द्वारा उपयोग के लिए, उच्चतम गुणवत्ता वाले मैजिक स्टेट्स को पहले ‘मैजिक स्टेट डिस्टिलेशन’ नामक फ़िल्टरिंग प्रक्रिया के माध्यम से ‘शुद्ध’ किया जाता है। जबकि यह सरल, त्रुटिप्रवण फिजिकल क्यूबिट्स पर संभव है, यह प्रक्रिया उन लॉजिकल क्यूबिट्स पर संभव नहीं है जो त्रुटियों का पता लगाने और सुधारने के लिए कॉन्फ़िगर किए गए हैं।
अब, पहली बार, वैज्ञानिकों ने लॉजिकल क्यूबिट्स पर व्यावहारिक रूप से मैजिक स्टेट डिस्टिलेशन दिखाया है।
न्यूट्रल-एटम जेमिनी क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करके, वैज्ञानिकों ने पाँच अपूर्ण मैजिक स्टेट्स को एक साफ़ मैजिक स्टेट में डिस्टिल किया। इसे दूरी-3 और दूरी-5 लॉजिकल क्यूबिट्स पर अलग-अलग करके, उन्होंने दिखाया कि डिस्टिलेशन प्रक्रिया लॉजिकल क्यूबिट की गुणवत्ता के साथ स्केल करती है।
इसका परिणामस्वरूप, अंतिम मैजिक स्टेट की फ़िडेलिटी किसी भी इनपुट की फ़िडेलिटी से अधिक हो जाती है, जिससे यह पुष्टि होती है कि व्यवधान-प्रतिरोधी मैजिक स्टेट डिस्टिलेशन वास्तव में व्यावहारिक रूप से काम करता है।
ध्वनि तरंगों के साथ क्वांटम मेमोरी को अनलॉक करना
अब, केवल पिछले सप्ताह, कैलटेक वैज्ञानिकों ने अपना शोध प्रकाशित किया जिसमें ध्वनि तरंगों ने व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए एक और रास्ता खोलने को दर्शाया।4
उन्होंने एक हाइब्रिड क्वांटम मेमोरी बनाई है जो विद्युत जानकारी को ध्वनि में बदलती है। यह क्वांटम स्थितियों को मानक सुपरकंडक्टिंग सिस्टम की तुलना में लगभग तीस गुना अधिक समय तक जीवित रहने की अनुमति देती है, जहाँ सावधानीपूर्वक डिज़ाइन किए गए रेज़ोनेटर इलेक्ट्रॉनों को सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट्स बनाने में सक्षम बनाते हैं जो तेज़, जटिल संचालन में उत्कृष्ट होते हैं लेकिन दीर्घकालिक संग्रहण के लिए उपयुक्त नहीं होते।
क्वांटम स्थितियों में जानकारी संग्रहीत करना अभी भी एक चुनौती है, इसे हल करने के लिए शोधकर्ता “क्वांटम मेमोरीज़” बना रहे हैं जो व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट्स की तुलना में अधिक अवधि तक क्वांटम जानकारी को रख सकें। और कैलटेक टीम की नई हाइब्रिड विधि ने क्वांटम मेमोरी को विस्तारित किया है।
“एक बार जब आपके पास क्वांटम स्थिति हो, तो आप तुरंत उसके साथ कुछ नहीं करना चाहेंगे। आपको जब लॉजिकल ऑपरेशन करना हो, तब वापस आने का तरीका चाहिए। इसके लिए आपको एक क्वांटम मेमोरी चाहिए।”
– Mohammad Mirhosseini, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और एप्लाइड फिजिक्स के सहायक प्रोफेसर
इसलिए, टीम ने एक चिप पर सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट बनाया और इसे एक छोटे उपकरण से जोड़ा जिसे मैकेनिकल ऑसिलेटर कहा गया, जो मूलतः एक छोटे पैमाने का ट्यूनिंग फोर्क है।
यह ऑसिलेटर लचीली प्लेटों से बना है जो GHz आवृत्ति की ध्वनि तरंगों पर कंपन करती हैं। विद्युत चार्ज लागू करने पर, ये प्लेटें क्वांटम जानकारी ले जाने वाले विद्युत संकेतों के साथ जुड़ती हैं, जिससे जानकारी को डिवाइस में ‘मेमोरी’ के रूप में संग्रहीत करने के लिए चैनल किया जाता है और बाद में बाहर निकाला या ‘याद किया’ जाता है।
माप के बाद, शोधकर्ताओं ने पाया कि ऑसिलेटर की आयु बहुत अधिक थी, अर्थात् जानकारी डिवाइस में प्रवेश करने के बाद क्वांटम सामग्री को खोने में लगने वाला समय, जो सर्वश्रेष्ठ सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट्स की तुलना में लगभग 30 गुना अधिक था।
इन सभी प्रगति के बीच, नेशनल साइंस फाउंडेशन द्वारा समर्थित दो नए अध्ययन ने प्रमुख breakthroughs हासिल किए हैं जो हमें क्वांटम कंप्यूटरों के व्यावहारिक उपयोग के एक कदम और करीब ले जाते हैं।
स्थिर क्यूबिट्स के लिए नई क्वांटम सामग्री
चाल्मर्स यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी, यूनिवर्सिटी ऑफ़ हेलसिंकी, और आल्टो यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक क्वांटम सामग्री का खुलासा किया है जो क्वांटम कंप्यूटिंग को हमेशा के लिए बदल सकती है, क्वांटम कंप्यूटरों को अधिक स्थिर बनाकर। यह नाज़ुक क्यूबिट्स को शोर से बचाने के लिए चुंबकत्व का उपयोग करती है।
जब इसे उनके गणनात्मक उपकरण के साथ मिलाया जाता है जो चुंबकीय अंतःक्रियाओं वाली सामग्री खोजता है, तो यह breakthrough अंततः व्यावहारिक, फॉल्ट-टॉलरेंट क्वांटम कंप्यूटरों की ओर ले जा सकता है।
नया प्रकार का क्वांटम सामग्री, स्थिरता प्राप्त करने की विधि के साथ, क्वांटम कंप्यूटरों को अधिक लचीला बना सकता है, जिससे क्वांटम गणनाओं को संभालने में उनका व्यावहारिक उपयोग संभव हो सके।
हाल के समय में, शोधकर्ता पूरी तरह नई सामग्री बनाने की संभावना की सक्रियता से खोज कर रहे हैं ताकि टोपोलॉजी में व्यवधानों के खिलाफ आवश्यक सुरक्षा प्रदान करके शोर की समस्या को हल किया जा सके।
क्वांटम स्थितियों को, जो क्यूबिट्स बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले सामग्री की अंतर्निहित संरचना के माध्यम से उत्पन्न और बनाए रहती हैं, टोपोलॉजिकल एक्साइटेशन कहा जाता है। ये मजबूत और स्थिर होते हैं। चुनौती यह है कि ऐसे सामग्री खोजी जाएँ जो स्वाभाविक रूप से मजबूत क्वांटम स्थितियों का समर्थन करती हों।
हालिया अध्ययन ने सफलतापूर्वक एक ऐसी नई क्वांटम सामग्री विकसित की है जो क्यूबिट्स के लिए मजबूत टोपोलॉजिकल एक्साइटेशन प्रदर्शित करती है।
यह सामग्री के डिजाइन में ही स्थिरता को शामिल करके व्यावहारिक टोपोलॉजिकल क्वांटम कंप्यूटिंग की ओर एक आशाजनक कदम है।
अध्ययन के प्रमुख लेखक, चांग्लर्स में एप्लाइड क्वांटम फिजिक्स के पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता गुआंग्ज़े चेन ने कहा:
“यह एक पूरी तरह नई प्रकार की विदेशी क्वांटम सामग्री है जो बाहरी व्यवधानों के सामने भी अपनी क्वांटम विशेषताओं को बनाए रख सकती है। यह व्यावहारिक रूप से क्वांटम गणनाओं को संभालने के लिए पर्याप्त मजबूत क्वांटम कंप्यूटरों के विकास में योगदान दे सकती है।”
‘विदेशी क्वांटम सामग्री’ कई नई ठोस वर्गों को दर्शाता है जिनमें गहरी लचीलापन और अत्यधिक क्वांटम गुण होते हैं, और ऐसी सामग्री की खोज लंबे समय से एक चुनौती रही है।
अब, टीम की नई विधि में, चुंबकत्व मुख्य है। पारंपरिक रूप से शोधकर्ता स्पिन-ऑर्बिट कपलिंग (SOC) पर आधारित एक लंबे समय से स्थापित ‘रेसिपी’ का पालन करते थे। यह एक क्वांटम अंतःक्रिया है जो इलेक्ट्रॉन के स्पिन को उसके परमाणु नाभिक के चारों ओर कक्षीय गति से जोड़ती है ताकि टोपोलॉजिकल एक्साइटेशन बन सके।
लेकिन यह काफी दुर्लभ है और केवल सीमित संख्या में सामग्री पर ही उपयोग किया जा सकता है। इसलिए, टीम ने वही प्रभाव प्राप्त करने के लिए एक नई विधि प्रस्तुत की है। यह नई विधि चुंबकत्व का उपयोग करती है, जो अधिक सामान्य और सुलभ है।
चुंबकीय अंतःक्रियाओं का लाभ उठाकर, टीम ने टोपोलॉजिकल क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए आवश्यक मजबूत टोपोलॉजिकल एक्साइटेशन बनाए।
“हमारी विधि का लाभ यह है कि कई सामग्री में चुंबकत्व स्वाभाविक रूप से मौजूद है। इसे आप रोज़मर्रा के घटकों से बेकिंग करने की तुलना में दुर्लभ मसालों के उपयोग से तुलना कर सकते हैं,” चेन ने कहा। “इसका मतलब है कि अब हम टोपोलॉजिकल गुणों की खोज बहुत व्यापक सामग्री स्पेक्ट्रम में कर सकते हैं, जिसमें वे भी शामिल हैं जिन्हें पहले अनदेखा किया गया था।”
नई सामग्री और विधि के अलावा, शोधकर्ताओं ने एक बिल्कुल नया गणनात्मक उपकरण भी विकसित किया।
यह उपकरण उन्हें वांछित टोपोलॉजिकल गुणों वाली नई सामग्री को तेज़ी से खोजने में मदद करता है। यह सीधे गणना कर सकता है कि किसी सामग्री का टोपोलॉजिकल व्यवहार कितना मजबूत है।
“हमारी आशा है कि यह दृष्टिकोण कई और विदेशी सामग्री की खोज में मार्गदर्शन कर सकेगा,” चेन ने कहा। “अंततः, यह अगली पीढ़ी के क्वांटम कंप्यूटर प्लेटफ़ॉर्म की ओर ले जा सकता है, जो ऐसी सामग्री पर निर्मित हों जो स्वाभाविक रूप से वर्तमान प्रणालियों को परेशान करने वाले व्यवधानों के प्रति प्रतिरोधी हों।”
फ़ोनॉन्स की अनछुई शक्ति का उपयोग करना
राइस यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने एक और breakthrough हासिल किया है, जो सेंसरिंग और कंप्यूटिंग में अगली पीढ़ी की तकनीकों के मार्ग को प्रशस्त कर सकता है। इस अध्ययन ने फ़ोनॉन्स के बीच एक मजबूत हस्तक्षेप का रूप दिखाया है।6
फ़ोनॉन्स एक सामग्री की संरचना में कंपन होते हैं जो उस प्रणाली में गर्मी या ध्वनि की सबसे छोटी इकाइयों का निर्माण करते हैं।
जब दो फ़ोनॉन्स विभिन्न आवृत्ति वितरणों के साथ एक-दूसरे में हस्तक्षेप करते हैं, तो इस घटना को फैनो रेज़ोनेंस कहा जाता है। अध्ययन ने फैनो रेज़ोनेंस को पहले से दो क्रम magnitude अधिक रिपोर्ट किया।
“जबकि यह घटना इलेक्ट्रॉनों और फोटॉनों जैसे कणों के लिए अच्छी तरह से अध्ययन की गई है, फ़ोनॉन्स के बीच हस्तक्षेप बहुत कम खोजा गया है,” अध्ययन के प्रथम लेखक कुन्यान ज़ांग, जो राइस के पूर्व पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता हैं, ने कहा। “यह एक चूकी हुई संभावना है, क्योंकि फ़ोनॉन्स अपनी तरंगीय व्यवहार को लंबे समय तक बनाए रख सकते हैं, जिससे वे स्थिर, उच्च-प्रदर्शन उपकरणों के लिए आशाजनक बनते हैं।”
अध्ययन ने प्रभावी रूप से दिखाया है कि फ़ोनॉन्स को प्रकाश या इलेक्ट्रॉनों की तरह सफलतापूर्वक उपयोग किया जा सकता है, जिससे नई पीढ़ी की फ़ोनॉन-आधारित तकनीक का मार्ग प्रशस्त होता है। इस breakthrough का आधार सिलिकॉन कार्बाइड बेस के ऊपर 2D धातु का उपयोग है।
ग्रैफ़ीन की एक परत और सिलिकॉन कार्बाइड के बीच, टीम ने confinement heteroepitaxy तकनीक का उपयोग करके कुछ परतें सिल्वर एटम्स डालीं, जिससे असाधारण क्वांटम गुणों वाला एक सघन बंधन इंटरफ़ेस बना।
“2D धातु सिलिकॉन कार्बाइड में विभिन्न कंपन मोड्स के बीच हस्तक्षेप को ट्रिगर और मजबूत करती है, जिससे रिकॉर्ड स्तर प्राप्त होते हैं।”
– Zhang
अपने कार्य के लिए, टीम ने केवल यह जांचा कि फ़ोनॉन्स एक-दूसरे के साथ कैसे हस्तक्षेप करते हैं। इसके लिए उन्होंने रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में सिग्नल आकार को देखा, जो सामग्री के कंपन मोड्स को मापने की तकनीक है। शोधकर्ताओं ने पाया कि एक तीव्र असममित रेखा आकार था, जो कुछ मामलों में पूरी तरह से डिप दिखाता था, जिससे तीव्र हस्तक्षेप की विशेषता वाला एंटीरेज़ोनेंस पैटर्न बनता है।
यह प्रभाव सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सतह की विशिष्टताओं के प्रति उच्च संवेदनशीलता दर्शाता है।
तीन विशिष्ट SiC सतह टर्मिनेशनों की तुलना करते हुए, शोधकर्ताओं ने प्रत्येक और अद्वितीय रमन रेखा आकार के बीच मजबूत संबंध पाया। इसके अलावा, जब सतह पर एक एकल डाई अणु पेश किया गया, तो स्पेक्ट्रल रेखा का आकार उल्लेखनीय रूप से बदल गया।
“यह हस्तक्षेप इतना संवेदनशील है कि यह एक एकल अणु की उपस्थिति का पता लगा सकता है,” ज़ांग ने कहा। “यह सरल और स्केलेबल सेटअप के साथ लेबल-फ़्री सिंगल-मॉलीक्यूल डिटेक्शन को सक्षम करता है। हमारे परिणाम फ़ोनॉन्स को क्वांटम सेंसिंग और अगली पीढ़ी के अणु पहचान में उपयोग करने का नया मार्ग खोलते हैं।”
निम्न तापमान पर प्रभाव की गतिशीलता को देखते हुए, यह पुष्टि हुई कि हस्तक्षेप केवल फ़ोनॉन अंतःक्रियाओं से आता है, इलेक्ट्रॉनों से नहीं, जिससे यह फ़ोनॉन-केवल क्वांटम हस्तक्षेप का एक दुर्लभ मामला बनता है।
टीम ने यह प्रभाव केवल उस 2D सिलिकॉन कार्बाइड सिस्टम में देखा जो उन्होंने उपयोग किया, क्योंकि सतह कॉन्फ़िगरेशन और पतली परत द्वारा सक्षम विशेष ट्रांज़िशन पाथवे थे।
“परम्परागत सेंसरों की तुलना में, हमारी विधि उच्च संवेदनशीलता प्रदान करती है बिना विशेष रासायनिक लेबल या जटिल डिवाइस सेटअप की आवश्यकता के,” सह-लेखक शेंग्शी हुआंग, राइस में इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग तथा सामग्री विज्ञान और नैनोइंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर ने कहा। “यह फ़ोनॉन-आधारित दृष्टिकोण न केवल अणु सेंसिंग को आगे बढ़ाता है बल्कि ऊर्जा संग्रह, थर्मल मैनेजमेंट, और क्वांटम तकनीकों में रोमांचक संभावनाओं को खोलता है, जहाँ कंपन को नियंत्रित करना मुख्य है।”
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| शोध क्षेत्र | संस्था / कंपनी | 2025 में breakthrough | क्वांटम कंप्यूटिंग पर प्रभाव |
|---|---|---|---|
| निग्लेक्टॉन्स / एनीऑन्स | Nature Communications (Intl. team) | सार्वभौमिक इसिंग एनीऑन गणना को सक्षम करने के लिए “निग्लेक्टॉन्स” पेश किए | ब्रेसिंग के माध्यम से शोर-प्रतिरोधी लॉजिक गेट्स प्रदान करता है |
| एआई-ऑप्टिमाइज़्ड एटम एरेज़ | चीन विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय | 60 मिलीसेकंड में 2,024 न्यूट्रल एटम्स को असेंबल किया | त्रुटि-सुधारित प्रोसेसरों के लिए स्केलेबल आधार |
| मैजिक स्टेट डिस्टिलेशन | न्यूट्रल-एटम जेमिनी क्वांटम कंप्यूटर टीम | लॉजिकल क्यूबिट्स पर मैजिक स्टेट डिस्टिलेशन का पहला प्रदर्शन | फॉल्ट-टॉलरेंट क्वांटम गणना के लिए महत्वपूर्ण |
| क्वांटम मेमोरी | Caltech | फ़ोनॉन्स के माध्यम से जानकारी को 30 गुना अधिक समय तक संग्रहीत करने वाली हाइब्रिड मेमोरी | क्वांटम स्थितियों के दीर्घकालिक संग्रहण और पुनर्प्राप्ति को सक्षम बनाता है |
| विदेशी सामग्री | Chalmers Univ., Univ. of Helsinki, Aalto Univ. | मजबूत टोपोलॉजिकल एक्साइटेशन के लिए चुंबकत्व-आधारित विधि | अधिक स्थिर, शोर-प्रतिरोधी क्यूबिट्स |
| फ़ोनॉनिक हस्तक्षेप | राइस यूनिवर्सिटी | एकल-अणु पहचान को सक्षम करने वाला रिकॉर्ड फ़ोनॉन हस्तक्षेप | फ़ोनॉन-आधारित सेंसिंग और उपकरणों के मार्ग को खोलता है |
क्वांटम कंप्यूटिंग में निवेश
कई प्रमुख टेक दिग्गज और निवेशक क्वांटम breakthroughs पर बड़ी दांव लगा रहे हैं। इसमें IBM (IBM ), Google, Amazon, Microsoft (MSFT ), और कई अन्य शामिल हैं। वे सभी अपनी क्वांटम पहलों को स्केल कर रहे हैं, जबकि वेंचर कैपिटल नई सामग्री, त्रुटि सुधार, और फ़ोनॉनिक तकनीकों की खोज करने वाले स्टार्टअप्स में निरंतर प्रवाहित हो रहा है।
Microsoft (MSFT )
इन सभी बड़े नामों में, Microsoft उल्लेखनीय रूप से अलग दिखता है। यह क्वांटम और फ्यूजन दोनों में निवेश को बढ़ावा दे रहा है, उन्हें भविष्य में AI-चालित डेटा सेंटरों को शक्ति देने वाली पूरक तकनीकों के रूप में पेश कर रहा है। इसी तरह, Google का क्वांटम AI लैब और IBM की बहु-वर्षीय क्वांटम रोडमैप्स उनके लक्ष्य को दर्शाते हैं कि वे दशक के भीतर व्यावहारिक क्वांटम मशीनें हासिल करना चाहते हैं।
MSFT मूल्य चार्ट
Microsoft का शेयर मूल्य अप्रैल 2025 की शुरुआत में लगभग $354 से बढ़कर अगस्त में $524 से ऊपर की शिखर पर पहुंचा, फिर 19 अगस्त तक लगभग $509 पर वापस आया। कंपनी का वर्तमान मूल्यांकन 38.1 के P/E अनुपात को शामिल करता है, प्रति शेयर आय (TTM) $13.70 और डिविडेंड यील्ड 0.59% है। FY2025 के लिए, राजस्व $281.7 बिलियन और शुद्ध आय $101.8 बिलियन रही। विशेष रूप से, उसके क्लाउड और AI व्यवसायों की मांग ने उसके प्रदर्शन को बढ़ाने में मदद की है।
नवीनतम Microsoft Corporation (MSFT) स्टॉक समाचार और विकास
निष्कर्ष
क्वांटम कंप्यूटर जटिल गणनाओं को क्लासिकल कंप्यूटरों की तुलना में बहुत तेज़ गति से करने की क्षमता रखते हैं, जिससे दवा खोज, सामग्री विज्ञान, एआई, और क्रिप्टोग्राफी सहित विभिन्न क्षेत्रों में breakthroughs संभव हो सकते हैं।
लेकिन निश्चित रूप से, क्वांटम कंप्यूटर अभी भी वास्तविकता से बहुत दूर हैं, शोर, स्केलेबिलिटी, स्थिरता, संग्रहण, मेमोरी, और नियंत्रण जैसी चुनौतियों का सामना कर रहे हैं। सकारात्मक पक्ष यह है कि शोधकर्ता इन सभी क्षेत्रों में निरंतर प्रगति कर रहे हैं, और मिलकर वे हमें व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटरों को अनलॉक करने के करीब ले जा रहे हैं!
शीर्ष पाँच क्वांटम कंप्यूटिंग कंपनियों की सूची के लिए यहाँ क्लिक करें।
संदर्भ:
1. Iulianelli, F., Kim, S., Sussan, J., et al. Universal quantum computation using Ising anyons from a non-semisimple topological quantum field theory. Nature Communications, 16, 6408, प्रकाशित 05 अगस्त 2025. https://doi.org/10.1038/s41467-025-61342-8
2. Ahart, J. (2025, August 15). AI helps assemble ‘brain’ of future quantum computer. Nature. https://doi.org/10.1038/d41586-025-02577-9
3. Sales Rodriguez, P., Robinson, J. M., Jepsen, P. N., et al. Experimental demonstration of logical magic state distillation. Nature, प्रकाशित 14 जुलाई 2025. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09367-3
4. Bozkurt, A. B., Golami, O., Yu, Y., et al. A mechanical quantum memory for microwave photons. Nature Physics, प्रकाशित 13 अगस्त 2025. https://doi.org/10.1038/s41567-025-02975-w
5. Lippo, Z., Pereira, E. L., Lado, J. L., & Chen, G. Topological zero modes and correlation pumping in an engineered Kondo lattice. Physical Review Letters, 134(11), 116605, प्रकाशित मार्च 2025. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.116605
6. Zhang, K., et al. Tunable phononic quantum interference induced by two-dimensional metals. Science Advances, 11, eadw1800, प्रकाशित 2025. https://doi.org/10.1126/sciadv.adw1800
