कम्प्यूटिंग
एकल-परमाणु क्यूबिट के साथ क्वांटम कंप्यूटरों का विस्तार
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एकल-परमाणु क्यूबिट: क्वांटम कंप्यूटिंग का एक नया युग
क्वांटम कंप्यूटर असाधारण रूप से जटिल मशीनें हैं, जो गणना के लिए अलग-अलग परमाणुओं के व्यवहार में सूक्ष्म बदलावों का उपयोग करती हैं। इस प्रकार, वे परमाणु और व्यक्तिगत कण स्तर पर ब्रह्मांड की प्रकृति का उपयोग करते हैं और नई अंतर्दृष्टियाँ प्रकट करते हैं।
बड़े पैमाने पर क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए ऐसी अंतर्दृष्टि की आवश्यकता होगी, क्योंकि प्रणाली जितनी अधिक जटिल होगी, व्यावहारिक उपयोग के लिए उसे पर्याप्त बड़ा बनाना उतना ही कठिन होगा।
ऑस्ट्रेलिया के सिडनी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक ही परमाणु में कई क्वांटम गणना डेटा को एनकोड करने में कामयाबी हासिल की है, जिससे क्वांटम कंप्यूटिंग क्यूबिट्स (सामान्य कंप्यूटर के बिट्स के क्वांटम समकक्ष) के भौतिक आकार में क्रांति आ सकती है।
उन्होंने अपने परिणाम प्रतिष्ठित वैज्ञानिक पत्रिका नेचर फिजिक्स में प्रकाशित किए1, हक के तहत "गोटेसमैन-किताएव-प्रीस्किल लॉजिकल क्वाबिट के लिए सार्वभौमिक क्वांटम गेट सेट".
क्यूबिट को विश्वसनीय बनाना
वर्तमान में, क्यूबिट का उत्पादन या तो "ट्रैप्ड आयन" नामक विधि के माध्यम से किया जाता है, या अल्ट्रा-कोल्ड सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों का उपयोग करके किया जाता है।
स्रोत: फ़ोर्ब्स
दोनों विधियों की अपनी सीमाएँ हैं:
- फंसे हुए आयनों में केवल मुट्ठी भर क्यूबिट होते हैं, लेकिन वे अधिक विश्वसनीय होते हैं और कम त्रुटियां उत्पन्न करते हैं।
- अतिचालक पदार्थों में अधिक क्यूबिट होते हैं और उनका विस्तार आसान होता है, लेकिन उनमें त्रुटि की संभावना अधिक होती है।
दोनों ही मामलों में, त्रुटि दर भौतिक-से-तार्किक क्यूबिट अनुपात को प्रभावित करती है, या कंप्यूटिंग दृष्टिकोण से कार्यात्मक क्यूबिट बनाने के लिए आवश्यक भौतिक क्यूबिट की मात्रा को प्रभावित करती है।
जैसे-जैसे उपयोगी (या तार्किक) क्यूबिट्स की संख्या बढ़ती है, आवश्यक भौतिक क्यूबिट्स की संख्या और भी बढ़ती जाती है। जैसे-जैसे यह संख्या बढ़ती जाती है, एक उपयोगी क्वांटम मशीन बनाने के लिए आवश्यक क्यूबिट्स की संख्या इंजीनियरिंग के लिए एक दुःस्वप्न बन जाती है।
इसलिए, क्वांटम कंप्यूटरों को अधिक त्रुटि-प्रतिरोधी बनाना, इस समय इस क्षेत्र के शोधकर्ताओं के लिए संभवतः सबसे महत्वपूर्ण कार्य है, क्योंकि इससे उपयोगी बड़े पैमाने के क्वांटम कंप्यूटरों के निर्माण में आने वाली मुख्य बाधा दूर हो जाएगी।
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| क्यूबिट प्रकार | अनुमापकता | त्रुटि दर | तापमान |
|---|---|---|---|
| फंसे आयन | कम (कुछ क्वाबिट) | निम्न | कमरे का तापमान |
| अतिचालक | हाई | हाई | परम शून्य के निकट |
| सिंगल-एटम (सिडनी) | संभावित रूप से उच्च | GKP के साथ सुधार योग्य | कमरे का तापमान |
क्यूबिट्स का सिकुड़ना
ऑस्ट्रेलियाई शोधकर्ताओं ने एक ट्रैप्ड आयन (यटरबियम के एक आवेशित परमाणु के साथ) क्वांटम कंप्यूटिंग प्रणाली, तथा गोटेसमैन-किताएव-प्रिसकिल (जीकेपी) कोड नामक डेटा को कोड करने के एक तरीके का उपयोग किया।
जीकेपी एक प्रकार का कोड है जिससे क्वांटम कंप्यूटरों में त्रुटियों को ठीक करने में मदद मिलने की उम्मीद है। लेकिन व्यवहार में इसे बनाना अब तक मुश्किल रहा है।
कुंजी एक "लॉजिक गेट" बनाना है, एक सूचना स्विच जो कंप्यूटरों - क्वांटम और शास्त्रीय - को प्रोग्राम करने योग्य बनाता है।
क्वांटम नियंत्रण प्रयोगशाला की एक स्पिन-ऑफ स्टार्ट-अप कंपनी क्यू-सीटीआरएल द्वारा विकसित क्वांटम नियंत्रण सॉफ्टवेयर का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने डेटा को 3डी में एकल परमाणु में एनकोड किया।
संक्षेप में, डेटा के दो सेट एक एकल परमाणु के कंपन के रूप में संग्रहीत किए जाते हैं, एक सेट "बाएं से दाएं" कंपन के रूप में, और दूसरा "ऊपर और नीचे" कंपन के रूप में।
"प्रभावी रूप से, हम एक ही फंसे हुए आयन में दो त्रुटि-सुधार योग्य तार्किक क्यूबिट संग्रहीत करते हैं और उनके बीच उलझाव प्रदर्शित करते हैं।
वासिली मात्सोस - भौतिकी और सिडनी नैनो स्कूल में पीएचडी छात्र
एकल-परमाणु लॉजिक गेट का निर्माण
क्वांटम भौतिकी के इस कारनामे को करने के लिए, उन्होंने एकल परमाणु को जाल में फंसाने के लिए कमरे के तापमान पर लेज़रों की एक जटिल श्रृंखला का उपयोग किया, जिससे उसके प्राकृतिक कंपन को नियंत्रित किया जा सके और जटिल जीकेपी कोड बनाने के लिए उसका उपयोग किया जा सके।
स्रोत: प्रकृति भौतिकी
"कमरे के तापमान" वाला भाग बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह अतिचालक क्वांटम कंप्यूटरों की तुलना में इसे निष्पादित करना स्वाभाविक रूप से आसान और सस्ता बनाता है, जिसके लिए परम शून्य के करीब तापमान और तरल हीलियम की आवश्यकता होती है।
"हमारे प्रयोगों ने जीकेपी क्यूबिट्स के लिए एक सार्वभौमिक तार्किक गेट सेट की पहली प्राप्ति को दर्शाया है।
हमने एक फंसे हुए आयन के प्राकृतिक कंपन, या हार्मोनिक दोलनों को सटीक रूप से नियंत्रित करके ऐसा किया, जिससे हम व्यक्तिगत जीकेपी क्यूबिट्स में हेरफेर कर सकते हैं या उन्हें एक जोड़ी के रूप में उलझा सकते हैं।"
स्केलेबल क्वांटम कंप्यूटर की ओर
यह कमरे के तापमान नियंत्रण, एकल-परमाणु तर्क गेट और त्रुटि न्यूनीकरण कोड का संयोजन है जो इस खोज को इतना महत्वपूर्ण बनाता है।
साथ में, इससे एक नए प्रकार के ट्रैप्ड-आयन क्वांटम कंप्यूटर का रास्ता खुल जाएगा, जिसे बनाना बहुत सरल होगा तथा जिसका विस्तार करना भी बहुत आसान होगा।
"हमारे प्रयोगों ने एक महत्वपूर्ण उपलब्धि हासिल की है, जिसमें यह दर्शाया गया है कि ये उच्च गुणवत्ता वाले क्वांटम नियंत्रण एक तार्किक क्यूबिट से अधिक में हेरफेर करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण प्रदान करते हैं।
इन क्यूबिट्स का उपयोग करके सार्वभौमिक क्वांटम गेट्स का प्रदर्शन करके, हमारे पास अत्यधिक हार्डवेयर-कुशल तरीके से बड़े पैमाने पर क्वांटम सूचना प्रसंस्करण की दिशा में काम करने का आधार है।”
इसके समानांतर, हाल ही में कई नई खोजें हुई हैं जो क्वांटम कंप्यूटरों को आपस में जोड़ने की क्षमता दर्शाती हैं। इसलिए यदि प्रत्येक कंप्यूटर अधिक शक्तिशाली होता जा रहा है, और क्वांटम नेटवर्क वास्तविकता के करीब पहुँच रहे हैं, तो इससे उपयोगी क्यूबिट क्षमता में भारी वृद्धि हो सकती है।
क्वांटम कंप्यूटर नई भौतिकी का द्वार खोल रहे हैं
बड़े पैमाने पर विकसित क्वांटम कंप्यूटर संभवतः क्रिप्टोग्राफी और वैज्ञानिक अनुसंधान में क्रांति लाएंगे, क्योंकि इनमें जटिल समस्याओं को सुलझाने की विशाल क्षमता है, जिनकी गणना बाइनरी कंप्यूटरों से करना बहुत कठिन है।
लेकिन यह अप्रत्यक्ष रूप से भौतिकविदों के लिए क्वांटम क्षेत्र का अध्ययन करने का एक बिल्कुल नया रास्ता भी खोल सकता है।
नेचर पत्रिका में प्रकाशित एक नए प्रकाशन के अनुसार, प्रिंसटन विश्वविद्यालय, कॉर्नेल विश्वविद्यालय, पर्ड्यू विश्वविद्यालय, नॉटिंघम विश्वविद्यालय (यूके), म्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय (जर्मनी) और गूगल रिसर्च के शोधकर्ताओं द्वारा गूगल के क्वांटम कंप्यूटरों पर किए गए विश्लेषणों से यह बात सामने आई है।2, शीर्षक से "(2 + 1)D जाली गेज सिद्धांतों में आवेशों और तारों की गतिशीलता का दृश्यीकरण".
मापन गेज सिद्धांत
गूगल क्वांटम कंप्यूटर शोधकर्ताओं को तथाकथित "लैटिस गेज थ्योरी" (एलजीटी) के साथ प्रयोग और परीक्षण करने की अनुमति देता है, जो एक प्रकार का क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत है जो गेज क्षेत्रों (विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की तरह बलों की मध्यस्थता करने वाले क्षेत्र) और गेज बोसोन (इन बलों को ले जाने वाले प्राथमिक कण) के अस्तित्व को दर्शाता है।
स्रोत: प्रकृति
टीम ने दिखाया कि कण और उन्हें जोड़ने वाले अदृश्य "तार" किस प्रकार व्यवहार करते हैं, उतार-चढ़ाव करते हैं और यहां तक कि टूट भी जाते हैं।
स्रोत: प्रकृति
शोधकर्ताओं ने उस अध्ययन में पुष्टि की कि इन “स्ट्रिंग्स” को क्वांटम कंप्यूटरों में मापा और देखा जा सकता है।
"क्वांटम प्रोसेसर की शक्ति का उपयोग करते हुए, हमने एक विशिष्ट प्रकार के गेज सिद्धांत की गतिशीलता का अध्ययन किया और देखा कि कैसे कण और उन्हें जोड़ने वाले अदृश्य 'स्ट्रिंग्स' समय के साथ विकसित होते हैं।"
कण त्वरक के बहुत उच्च ऊर्जा स्तर की आवश्यकता के बिना, क्वांटम प्रभावों को देखने के लिए बहुत नियंत्रित स्थितियों का निर्माण करके, यह स्पष्ट हो जाता है कि क्वांटम कंप्यूटर मौलिक भौतिकी अनुसंधान के प्रमुख उपकरण बन सकते हैं।
"हमारा काम दिखाता है कि क्वांटम कंप्यूटर किस प्रकार हमारे ब्रह्मांड को नियंत्रित करने वाले मूलभूत नियमों का पता लगाने में हमारी मदद कर सकते हैं।"
प्रयोगशाला में इन अंतःक्रियाओं का अनुकरण करके, हम सिद्धांतों का नए तरीकों से परीक्षण कर सकते हैं।”
माइकल नैप, टीयूएम स्कूल ऑफ नेचुरल साइंसेज में सामूहिक क्वांटम गतिकी के प्रोफेसर
स्केलेबल क्वांटम कंप्यूटर का भविष्य
क्वांटम कंप्यूटर की क्षमता को अभी पूरी तरह से समझा जाना बाकी है, क्योंकि उनके मूल सिद्धांतों में लगातार बदलाव किए जा रहे हैं, ठीक उसी तरह जैसे पहले कंप्यूटर पंच कार्ड से वैक्यूम ट्यूब और फिर सिलिकॉन ट्रांजिस्टर में बदल गए थे। फर्क सिर्फ इतना है कि बदलाव की गति कहीं ज़्यादा तेज़ है।
इसका तात्पर्य यह है कि बहुत जल्द ही हम बड़े, अधिक शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटरों के निर्माण में बड़ी प्रगति देख सकते हैं, जिन्हें और भी अधिक क्षमता के लिए एक साथ नेटवर्क किया जा सकता है।
इससे न केवल उच्चतर कंप्यूटिंग क्षमताओं का मार्ग खुल सकता है, बल्कि पदार्थों और क्वांटम भौतिकी की एक पूरी तरह से नई समझ भी विकसित हो सकती है, उदाहरण के लिए, पदार्थ की एक पूरी तरह से नई अवस्था जैसे माइक्रोसॉफ्ट क्वांटम कंप्यूटिंग टीमों द्वारा हाल ही में प्रदर्शित "टोपोलॉजिकल स्टेट" (मेजराना-1 चिप).
क्वांटम कंप्यूटिंग में निवेश
हनीवेल / क्वांटिनम
(HON )
जबकि गूगल का क्वांटम कंप्यूटर क्वांटम भौतिकी सिद्धांत के बारे में नई अंतर्दृष्टि प्रकट कर सकता है, ट्रैप्ड आयन प्रौद्योगिकी का उपयोग करके संभावित 1-परमाणु क्यूबिट की खोज इस पद्धति को सुपरकंडक्टिंग क्वांटम कंप्यूटरों की तुलना में व्यावसायिक व्यवहार्यता के अधिक करीब लाती है।
क्वांटिनम हनीवेल क्वांटम सॉल्यूशंस और कैम्ब्रिज क्वांटम के विलय का परिणाम है।
हनीवेल कंपनी का बहुसंख्यक शेयरधारक बना हुआ है (संभवतः 52% स्वामित्व) एक फंड जुटाने के दौर के बाद इसका मूल्य $5B आंका गयासंस्थापक इलियास खान के पास कंपनी का लगभग 20% हिस्सा होने की खबर है। अन्य शेयरधारकों में जेएसआर कॉर्पोरेशन, मित्सुई, एमजेन, आईबीएम और जेपी मॉर्गन शामिल हैं।
भविष्य में क्वांटिनम का संभावित आईपीओ, संभवतः एक बड़े कॉर्पोरेट पुनर्गठन का हिस्सा होगा, अनुमान है कि इसकी कीमत 20 बिलियन डॉलर तक होगी और 2026 और 2027 के बीच हो सकता है.
क्वांटम कंप्यूटिंग हनीवेल के कारोबार का केंद्रीय हिस्सा नहीं है, बल्कि यह एयरोस्पेस, स्वचालन और विशेष रसायनों एवं सामग्रियों के उत्पादों के इर्द-गिर्द केंद्रित है।
हालाँकि, इनमें से प्रत्येक क्षेत्र को क्वांटम कंप्यूटिंग से लाभ हो सकता है, विशेष रूप से कम्प्यूटेशनल केमिस्ट्री और क्वांटम साइबर सुरक्षा, जो संभवतः हनीवेल को अपने प्रतिस्पर्धियों के खिलाफ बढ़त दिलाएगी।
फिलहाल कंपनी का मुख्य मॉडल H2 है, जो एक ट्रैप्ड-आयन 56-क्यूबिट चिप है, जिसमें 99.895% टू-क्यूबिट गेट फिडेलिटी है।
कंपनी ने बहुत कम त्रुटि के साथ उच्च गुणवत्ता वाली कंप्यूटिंग का प्रयास किया है, तथा अधिक से अधिक क्यूबिट्स को जोड़कर तथाकथित "दोष-सहिष्णु क्वांटम कंप्यूटिंग" का निर्माण किया है।
इस दृष्टिकोण को कंपनी द्वारा "बेहतर क्यूबिट, बेहतर परिणाम" नाम दिया गया है, जिसमें समान मात्रा में क्यूबिट से 100-1,000 गुना अधिक विश्वसनीय परिणाम प्राप्त होते हैं।
स्रोत: क्वांटिनम
इससे रक्षा कंपनी थेल्स () के साथ तत्काल आवश्यक क्वांटम-प्रतिरोधी क्रिप्टोग्राफी में उल्लेखनीय अंतर आ सकता है।एचओ.पीए -0.96%) क्वांटिनम के साथ पहले से ही सहयोग कर रहा है और अंतरराष्ट्रीय बैंक एचएसबीसी और जेपी मॉर्गन.
क्वांटिनम अपनी स्वामित्व वाली क्वांटम कम्प्यूटेशनल केमिस्ट्री भी प्रदान करता है इनक्वांटो, फार्मास्यूटिकल्स, सामग्री विज्ञान, रसायन, ऊर्जा और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी।
कई अन्य क्वांटम कंप्यूटिंग कंपनियों की तरह, क्वांटिनम ने हेलिओस नामक एक “हार्डवेयर-एज़-ए-सर्विस” सेवा की पेशकश की है, जिससे उपयोगकर्ताओं को सिस्टम को स्वयं संचालित करने की जटिलता से निपटने के बिना क्वांटम कंप्यूटिंग से लाभ मिल सकेगा।
क्वांटिनम ने नवंबर 2024 में जर्मन इंफिनिऑन के साथ साझेदारी पर हस्ताक्षर किएयूरोप की सबसे बड़ी सेमीकंडक्टर निर्माता कंपनी इंफिनियॉन अपनी एकीकृत फोटोनिक्स और कंट्रोल इलेक्ट्रॉनिक्स तकनीक का उपयोग करके अगली पीढ़ी के ट्रैप्ड-आयन क्वांटम कंप्यूटर बनाने में मदद करेगी।
जैसे-जैसे एकीकृत फोटोनिक्स व्यावहारिक उपयोग के मामलों के करीब पहुँच रहा है, यह अब स्पष्ट है कि क्वांटिनम के भविष्य के लिए यह साझेदारी कितनी महत्वपूर्ण हो सकती है। इस समय, ऐसा लगता है कि कंपनी का अगला कदम दुनिया की पहली एआई-केंद्रित फोटोनिक्स-क्वांटम चिप जारी करना होगा।
आने वाले महीनों में, क्वांटिनम चल रहे सहयोगों के परिणामों को साझा करेगा, जो जनरेटिव एआई में क्वांटम-संचालित प्रगति की अभूतपूर्व क्षमता को प्रदर्शित करेगा।
अभिनव जनरल क्यूएआई क्षमता दवा वितरण के लिए मेटालिक ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क के उपयोग को बढ़ाएगी और तेज करेगी, जिससे अधिक कुशल और व्यक्तिगत उपचार विकल्पों का मार्ग प्रशस्त होगा, जिसका विवरण हेलिओस के लॉन्च के समय अनावरण किया जाएगा।
क्वांटिनम ने विशाल वाणिज्यिक क्षमता के साथ जनरेटिव क्वांटम एआई सफलता की घोषणा की
अधिक चल रहे उपयोग के मामले कंपनी के भविष्य के मूल्य को मजबूती से बढ़ा सकते हैं, और इसलिए, इसमें हनीवेल की हिस्सेदारी और निवेशकों को इससे मिलने वाले संभावित लाभ को भी बढ़ा सकते हैं।
(आप इसके बारे में और अधिक पढ़ सकते हैं कंपनी को समर्पित रिपोर्ट में ऑटोमेशन, एयरोस्पेस और उन्नत सामग्री में हनीवेल की बाकी औद्योगिक गतिविधियों का विवरण दिया गया है).
नवीनतम हनीवेल (HON) स्टॉक समाचार और विकास
संदर्भित अध्ययन
1. मैट्सोस, वी.जी., वलाहू, सी.एच., मिलिकन, एम.जे. एट अल. गोटेसमैन-किताएव-प्रीस्किल लॉजिकल क्वाबिट्स के लिए यूनिवर्सल क्वांटम गेट सेट। नेचर। फिजिक्स। (2025)। https://doi.org/10.1038/s41567-025-03002-8
2. कोचरन, टीए, जॉबस्ट, बी., रोसेनबर्ग, ई. एट अल। (2 + 1)D जाली गेज सिद्धांतों में आवेशों और तारों की गतिशीलता का दृश्यीकरण। प्रकृति 642, 315-320 (2025)। https://doi.org/10.1038/s41586-025-08999-9
