कम्प्यूटिंग
मिलीसेकंड क्यूबिट्स क्वांटम तकनीक में एक बड़ी उपलब्धि है।
मिलीसेकंड-स्केल सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट्स में अभूतपूर्व सफलता
क्वांटम कंप्यूटर क्रिप्टोग्राफी करने के तरीके में क्रांति ला सकते हैं, प्रोटीन के 3डी विन्यास जैसी जटिल सिमुलेशन की गणना कर सकते हैं, और संभवतः इसके कई और अनुप्रयोग हो सकते हैं जिनके बारे में हम आज केवल अनुमान लगा रहे हैं।
कार्य करने के लिए, उन्हें यथासंभव स्थिर "क्विबिट्स" की आवश्यकता होती है, जो क्वांटम गणना का मूलभूत तत्व है। अब तक, केवल "फंसे हुए आयन" क्वांटम कंप्यूटर ही अत्यधिक स्थिर क्विबिट्स उत्पन्न करने में सक्षम हुए हैं। लेकिन यह तकनीक सुपरकंडक्टिंग क्विबिट्स की तुलना में बड़े पैमाने पर उपयोग करने में कहीं अधिक कठिन है।
इसलिए, हालांकि सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट्स इस तकनीक का भविष्य हो सकते हैं, लेकिन उनके क्यूबिट्स के सुसंगतता समय की स्थिरता में सुधार की आवश्यकता है।
प्रिंसटन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक बड़ी टीम ने यही उपलब्धि हासिल की है। उन्होंने एक प्रकार के अतिचालक क्यूबिट्स बनाए हैं जो एक मिलीसेकंड से भी अधिक समय तक सुसंगतता बनाए रख सकते हैं, जो अब तक के सर्वश्रेष्ठ रिकॉर्ड से 3 गुना अधिक है।
उन्होंने अपने निष्कर्ष नेचर पत्रिका में प्रकाशित किए।1, हक के तहत "2डी ट्रांसमोन क्यूबिट्स में मिलीसेकंड जीवनकाल और सुसंगतता समय".
क्यूबिट सुसंगतता सीमा
क्वांटम गणना करने के लिए, क्वांटम कंप्यूटर को "सुसंगतता" बनाए रखने की आवश्यकता होती है, जो एक विशेष क्वांटम अवस्था है और पर्यावरण से होने वाले हस्तक्षेप के प्रति अत्यंत संवेदनशील होती है। सामान्यतः, तापीय शोर और कणों की गति नैनोसेकंड में सुसंगतता को नष्ट कर देती है।
विशेष परिस्थितियों में, जैसे कि अत्यधिक ठंडी परिस्थितियों में, एक क्यूबिट का जीवनकाल लंबा हो सकता है। लेकिन फिर भी, पर्याप्त सुसंगति (कोहेरेंस) आज अधिकांश क्वांटम कंप्यूटरों के लिए एक बड़ी सीमा है, जिसके कारण गणना में त्रुटियां होती हैं जो न केवल कुल कंप्यूटिंग क्षमता को कम करती हैं, बल्कि सॉफ्टवेयर अपग्रेड के माध्यम से भी आसानी से ठीक नहीं की जा सकती हैं।
इसलिए यह निर्धारित करना कि कौन सी सामग्री लंबे समय तक सामंजस्य बनाए रखने में सक्षम है, क्वांटम कंप्यूटिंग उद्योग के वाणिज्यिक चरण तक पहुंचने से पहले उठाया जाने वाला एक महत्वपूर्ण कदम है।
"असली चुनौती, वह चीज जो आज हमें उपयोगी क्वांटम कंप्यूटर बनाने से रोकती है, वह यह है कि आप एक क्यूबिट बनाते हैं और जानकारी बहुत लंबे समय तक नहीं टिकती है।"
यह आगे की ओर अगला बड़ा कदम है।"
शोधकर्ताओं ने ट्रांसमोन क्यूबिट सुसंगतता को कैसे विस्तारित किया
शोधकर्ताओं ने अपने क्वांटम कंप्यूटर में उसी प्रकार के सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट्स का उपयोग किया, जिनका उपयोग गूगल या आईबीएम जैसी कंपनियां करती हैं। tरैनसमॉन क्यूबिट्स.
ट्रांसमोन क्यूबिट्स का लाभ यह है कि वे उच्च-विश्वसनीयता वाले होते हैं (एकल-क्यूबिट गेट विश्वसनीयता 99.9% से अधिक होती है), बड़े पैमाने पर उत्पादन संभव होता है, और 0.1 मिलीसेकंड के उच्च सुसंगतता समय के साथ होते हैं।
यह आशाजनक है, लेकिन सुसंगतता का समय अभी भी बहुत कम है।
इसलिए जब प्रिंसटन के शोधकर्ताओं ने औसतन 1.68 मिलीसेकंड तक चलने वाला एक क्यूबिट बनाने में सफलता की घोषणा की, तो यह एक बहुत बड़ा सुधार है।
स्रोत: प्रकृति
यह एक क्यूबिट अवधि है जो प्रयोगशाला में अब तक बनाई गई सर्वश्रेष्ठ अवधि से 3 गुना अधिक है, और क्वांटम कंप्यूटर विकसित करने वाली निजी कंपनियों द्वारा उपयोग की जाने वाली अवधि से 15 गुना अधिक शक्तिशाली है।
टैंटलम और सिलिकॉन क्वांटम सुसंगतता को क्यों बेहतर बनाते हैं?
टैंटलम सामंजस्य को बढ़ावा देता है
इस परिणाम को प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने उपयोग की गई सामग्री में दो अलग-अलग सुधारों का इस्तेमाल किया।
सबसे पहले, उन्होंने नाजुक सर्किटों में ऊर्जा संरक्षण में मदद करने के लिए टैंटलम नामक धातु का उपयोग आधार परत के रूप में किया। ऐसा इसलिए है क्योंकि धातु में मौजूद छोटे, छिपे हुए सतही दोष गतिमान ऊर्जा को रोककर अवशोषित कर सकते हैं।
यह समस्या तब और भी बढ़ जाती है जब किसी चिप में अधिक क्यूबिट जोड़े जाते हैं, इस प्रकार की त्रुटि इतनी बढ़ जाती है कि एक निश्चित संख्या के बाद यह बेकार हो जाती है।
स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसटीईएम) का उपयोग टैंटलम के घनाकार क्रिस्टलों की अत्यधिक नियमित संरचना की पुष्टि करने के लिए किया गया था।
स्रोत: प्रकृति
एल्युमीनियम जैसी धातुओं की तुलना में, टैंटलम में दोष बहुत कम होते हैं, और यह अशुद्धियों को दूर करने के लिए उपयोग की जाने वाली कठोर सफाई प्रक्रियाओं के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी है।
"आप टैंटलम को एसिड में डाल सकते हैं, और फिर भी इसके गुणों में कोई बदलाव नहीं होता है।"
सिलिकॉन पर सीधे टैंटलम उगाना एक चुनौती थी जिसे पार करने के लिए व्यापक प्रयास करने पड़े।
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| क्यूबिट सामग्री | सब्सट्रेट | औसत सुसंगति समय | दोष घनत्व | निर्माण में आसानी |
|---|---|---|---|---|
| एल्युमीनियम | नीलम | 0.1 एमएस | हाई | मध्यम |
| टैंटलम | उच्च प्रतिरोधकता वाला सिलिकॉन | 1.68 एमएस | निम्न | उच्च (सेमीकंडक्टर-संगत) |
सिलिकॉन नीलम की जगह ले रहा है
ऊर्जा हानि का एक अन्य स्रोत, जिससे सामंजस्य बिगड़ता है, क्वांटम चिप्स में उपयोग किया जाने वाला नीलम का सब्सट्रेट है।
इसके बजाय, शोधकर्ताओं ने उच्च गुणवत्ता वाले (उच्च प्रतिरोधकता वाले) सिलिकॉन का उपयोग किया, जो पारंपरिक कंप्यूटिंग उद्योग में एक सामान्य मानक सामग्री है।
इन सभी सुधारों के कारण, टैंटलम-ऑन-सिलिकॉन प्लेटफॉर्म में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों से प्राप्त सिंगल-क्विबिट गेट्स ने 99.994% की सटीकता हासिल की।
प्रयोगशाला में हुई अभूतपूर्व खोज से लेकर स्केलेबल क्वांटम चिप्स तक
शोधकर्ताओं ने अपनी इस पद्धति का उपयोग करते हुए एक पूर्णतः कार्यशील क्वांटम चिप का निर्माण किया जो पिछले सभी डिजाइनों से बेहतर प्रदर्शन करती है।
क्योंकि त्रुटि दर गुणात्मक होती है, इसलिए इस प्रकार का सुधार सिस्टम के आकार के साथ तेजी से बढ़ता है। परिणामस्वरूप, व्यक्तिगत क्यूबिट के लिए त्रुटि दर में 10-15 गुना सुधार का बहु-क्यूबिट कंप्यूटर पर कहीं अधिक प्रभाव पड़ता है।
महत्वपूर्ण बात यह है कि इस तरह का क्यूबिट कोई अनोखी नई अवधारणा नहीं है, बल्कि यह एक अलग सामग्री का उपयोग करने वाला एक "पारंपरिक" सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट है, इसलिए इसे मौजूदा क्वांटम कंप्यूटरों में आसानी से एकीकृत किया जा सकता है और मौजूदा क्वांटम कंप्यूटिंग सॉफ्टवेयर द्वारा उपयोग किया जा सकता है।
"प्रिंसटन के घटकों को गूगल के सर्वश्रेष्ठ क्वांटम प्रोसेसर, जिसे विलो कहा जाता है, में लगाने से यह 1,000 गुना बेहतर काम कर सकेगा।"
सिस्टम का आकार बढ़ने के साथ-साथ प्रिंसटन क्यूबिट के लाभ तेजी से बढ़ते हैं, इसलिए अधिक क्यूबिट जोड़ने से और भी अधिक लाभ मिलेगा।"
इसका मतलब यह है कि प्रिंसटन का डिजाइन एक काल्पनिक 1,000-क्विबिट कंप्यूटर को लगभग 1 अरब गुना बेहतर काम करने में सक्षम बना सकता है।
इससे भी बेहतर बात यह है कि टैंटलम और सिलिकॉन के उपयोग का मतलब है कि निर्माण विधि अर्धचालक उद्योग द्वारा पहले से ही उपयोग में लाई जा रही विधियों के अनुरूप है, जिससे बड़े पैमाने पर उत्पादन एक पूरी तरह से नई तकनीक की तुलना में कहीं अधिक आसान उपलब्धि बन जाती है।
यह शोध इंगित करता प्रतीत होता है कि सिलिकॉन क्वांटम चिप्स, जिसकी चर्चा हमने पहले की थीक्वांटम कंप्यूटिंग उद्योग के लिए ये सही दिशा होने की संभावना है।
के साथ साथ बेहतर क्वांटम प्रकाश स्रोत, हाइब्रिड क्वांटम-फोटोनिक चिप्स, तथा सामान्य दूरसंचार डेटा प्रवाह के साथ क्वांटम जानकारी ले जाने की संभावनाक्वांटम कंप्यूटरों के बड़े आकार की ओर बढ़ते ये कदम दर्शाते हैं कि यह तकनीक तेजी से व्यावसायिक परिपक्वता की ओर बढ़ रही है।
क्वांटम कंप्यूटिंग नवाचार में निवेश
1. वर्णमाला इंक।
(GOOGL )
गूगल क्वांटम कंप्यूटिंग में काफी सक्रिय है, मुख्यतः अपने माध्यमों से। सांता बारबरा में गूगल क्वांटम एआई लैब और क्वांटम एआई कैंपस.
गूगल के क्वांटम कंप्यूटर ने 2019 में इतिहास रच दिया जब उसने अपनी सिकाओर मशीन के साथ "क्वांटम वर्चस्व" हासिल करने का दावा किया। इस मशीन ने 200 सेकंड में एक ऐसी गणना की जिसे एक पारंपरिक सुपरकंप्यूटर को करने में 10,000 साल लग जाते।
यह अब बौना हो गया है इसकी नवीनतम चिप, जिसे विलो कहा जाता है, का प्रदर्शनयह पहला क्वांटम कंप्यूटिंग चिप है जिसकी त्रुटि दर इतनी कम है कि आप जितने अधिक क्यूबिट जोड़ेंगे, त्रुटि उतनी ही कम होती जाएगी। यह इसे पहला स्केलेबल क्वांटम चिप डिज़ाइन बनाता है।
लेकिन शायद गूगल का सबसे बड़ा योगदान सॉफ्टवेयर के क्षेत्र में होगा, एक ऐसा क्षेत्र जहां इसका प्रभावशाली ट्रैक रिकॉर्ड है, वास्तव में हार्डवेयर की तुलना में बेहतर (सर्च, जी सूट, एंड्रॉइड, आदि)।
गूगल का क्वांटम एआई पहले से ही क्वांटम एल्गोरिदम विकसित करने में वैज्ञानिकों की सहायता के लिए डिज़ाइन किया गया सॉफ्टवेयर उपलब्ध करा रहा है।
यह खुले तौर पर इसकी वकालत भी करता है "शोधकर्ताओं, इंजीनियरों और डेवलपर्स को इस यात्रा में शामिल होने के लिए हमारी वेबसाइट देखें खुला स्रोत सॉफ्टवेयर और शैक्षिक संसाधन, जिनमें हमारा भी शामिल है कोर्सेरा पर नया कोर्स, जहां डेवलपर्स क्वांटम त्रुटि सुधार की मूल बातें सीख सकते हैं और हमें ऐसे एल्गोरिदम बनाने में मदद कर सकते हैं जो भविष्य की समस्याओं को हल कर सकते हैं।"
इस खुले दृष्टिकोण की बदौलत, गूगल अब हार्डवेयर के साथ-साथ क्लाउड समाधानों में भी अग्रणी है। गूगल क्वांटम कंप्यूटिंग सॉफ्टवेयर और क्वांटम प्रोग्रामिंग के मानक स्थापित करने वाली कंपनियों में से एक हो सकता है, जिससे उसे इस क्षेत्र के भविष्य के विकास को निर्देशित करने का विशेषाधिकार प्राप्त होगा।
इस बीच, वेमो की सेल्फ-ड्राइविंग कार सहित एआई समाधान, अल्फाबेट के लिए नया राजस्व चालक बन सकते हैं, जो अभी भी खोज और विज्ञापन उद्योगों में एक बड़े पैमाने पर प्रमुख स्थान रखता है।
आप Google की गैर-क्वांटम-संबंधित गतिविधियों, विशेष रूप से विज्ञापनों और AI के बारे में अधिक जान सकते हैं। दिसंबर 2024 की हमारी समर्पित रिपोर्ट में.
अल्फाबेट (गूगल) के नवीनतम स्टॉक समाचार और घटनाक्रम
संदर्भित अध्ययन:
1. ब्लैंड, एमपी, बहरामी, एफ., मार्टिनेज, जेजीसी एट अल. 2डी ट्रांसमोन क्यूबिट्स में मिलीसेकंड जीवनकाल और सुसंगतता समय। नेचर 647, 343–348 (2025)। https://doi.org/10.1038/s41586-025-09687-4
