त्रिपलेट सुपरकंडक्टिविटी और क्वांटम क्यूबिट्स

वर्तमान में अधिकांश क्वांटम कंप्यूटर प्रोटोटाइप क्वांटम गणना के लिए सुपरकंडक्टिंग सामग्री का उपयोग कर रहे हैं, क्योंकि ये सामग्री अधिक स्थिर क्वांटम गुणों को बनाए रखने में सक्षम हैं, जिसका मुख्य विकल्प “ट्रैप्ड-आयन क्वांटम कंप्यूटर” है।

अब तक, केवल ट्रैप्ड-आयन मॉडल ही पर्याप्त रूप से विश्वसनीय साबित हुए हैं, लेकिन वे उपयोगी क्यूबिट्स की संख्या में सीमित हैं (एक सामान्य कंप्यूटर के बिट के समकक्ष)।

बिल्कुल, आदर्श विकल्प सुपरकंडक्टिंग सामग्री में सुधार करना होगा ताकि वे क्वांटम गणना के लिए उपयुक्त हो जाएं। और इस दिशा में, कुछ प्रयास किए गए हैं, विशेष रूप से लेटिस सurgery और लंबे समय तक चलने वाले क्यूबिट्स के साथ। लेकिन अभी भी, यह व्यावसायिक, स्केलेबल सुपरकंडक्टिंग क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए पर्याप्त साबित नहीं हुआ है।

कंप्यूटिंग साइंस का एक और उन्नत क्षेत्र स्पिन्ट्रॉनिक्स है, जो क्लासिकल इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटिंग में इलेक्ट्रिकल चार्ज के बजाय कणों के क्वांटम गुणों, स्पिन का उपयोग करता है। अब तक, क्वांटम कंप्यूटिंग और स्पिन्ट्रॉनिक्स कुछ हद तक संबंधित रहे हैं, लेकिन सीधे जुड़े नहीं हैं, क्योंकि सुपरकंडक्टिंग सामग्री में स्पिन नहीं है। कम से कम अब तक नहीं।

(आप इस प्रौद्योगिकी पर हमारे लेख में अधिक जानें)

नॉर्वेजियन यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी और यूनिवर्सिटा डेली स्टूडी डी सालेर्नो (इटली) के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक त्रिपलेट सुपरकंडक्टर की खोज की हो सकती है, जो एक विशिष्ट स्पिन गुणों वाला सुपरकंडक्टर है।

यह नई प्रकार की सुपरकंडक्टिंग सामग्री सुपरकंडक्टिंग क्वांटम कंप्यूटर के निर्माण के लिए एक गेम-चेंजर हो सकती है। उन्होंने अपने निष्कर्षों को फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित किया है, जिसका शीर्षक है “इनवर्स स्पिन-वाल्व प्रभावों के माध्यम से नॉनसेंट्रोसिमेट्रिक एनबीआरई में आंतरिक त्रिपलेट सुपरकंडक्टिविटी का अनावरण”।

“एक त्रिपलेट सुपरकंडक्टर ठोस-राज्य भौतिकी के क्षेत्र में काम करने वाले कई भौतिक विज्ञानियों की इच्छा सूची में उच्च स्थान पर है। त्रिपलेट सुपरकंडक्टर सामग्री क्वांटम प्रौद्योगिकी में एक प्रकार का ‘होली ग्रेल’ है, और विशेष रूप से, क्वांटम कंप्यूटिंग में।”

प्रोफेसर जैकब लिंडर – नॉर्वेजियन यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी

इस बीच, नील्स बोह्र इंस्टीट्यूट में एक अन्य शोधकर्ताओं की टीम, कोपेनहेगन विश्वविद्यालय, नॉर्वेजियन यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी, लीडेन इंस्टीट्यूट ऑफ एडवांस्ड कंप्यूटर साइंस (नीदरलैंड), चाल्मर्स यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी (स्वीडन), रेगेंसबर्ग यूनिवर्सिटी (जर्मनी) और कंपनी क्वांटम मशीन ने सुपरकंडक्टिंग सामग्री में दोषों का पता लगाने के लिए एक नए प्रकार की कुशल फ्लक्चुएशन का पता लगाया है।

उन्होंने अपने निष्कर्षों को फिजिकल रिव्यू एक्स 2 में प्रकाशित किया है, जिसका शीर्षक है “सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट्स में फ्लक्चुएटिंग रिलैक्सेशन दरों का वास्तविक समय अनुकूली ट्रैकिंग”।

त्रिपलेट सुपरकंडक्टर

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क्यों यह महत्वपूर्ण है?

सिद्धांत रूप में, स्पिन क्यूबिट्स के बीच और विभिन्न क्वांटम कंप्यूटरों के बीच क्वांटम जानकारी के हस्तांतरण के लिए एक आदर्श माध्यम हो सकता है।

मुद्दा यह है कि इसके वर्तमान रूप में, प्रौद्योगिकी बस बहुत अस्थिर है और जानकारी का हस्तांतरण बहुत जटिल है कि यह व्यावहारिक उपयोग के लिए हो।

यह हो सकता है, हालांकि, अगर हम त्रिपलेट सुपरकंडक्टरों तक पहुंच प्राप्त करेंगे। यह इसलिए है क्योंकि वे ऊर्जा हानि के बिना स्पिन को स्थानांतरित कर सकते हैं, इसलिए सुपरकंडक्टिंग कण अब स्पिन को अपने साथ ले जाते हैं।

“त्रिपलेट सुपरकंडक्टर कई असामान्य भौतिक घटनाओं को संभव बनाते हैं। इन घटनाओं के क्वांटम प्रौद्योगिकी और स्पिन्ट्रॉनिक्स में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं।”

प्रोफेसर जैकब लिंडर – नॉर्वेजियन यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी

इसलिए, जबकि एक सामान्य सिंग्लेट सुपरकंडक्टर शक्ति को प्रतिरोध के बिना ले जा सकता है, एक त्रिपलेट सुपरकंडक्टर स्पिन धाराओं को भी पूरी तरह से शून्य प्रतिरोध के साथ ले जा सकता है। परिणामस्वरूप, एक क्वांटम या स्पिन्ट्रॉनिक कंप्यूटर अल्ट्रा-फास्ट हो सकता है जबकि लगभग कोई बिजली का उपयोग किए बिना संचालित हो सकता है!

नायोबियम-रेनियम मिश्र धातु

उनके काम में, शोधकर्ताओं ने पाया कि एनबीआरई, एक नायोबियम-रेनियम मिश्र धातु, त्रिपलेट सुपरकंडक्टर की विशेषता वाले व्यवहार प्रदर्शित करता है।

अधिक सटीक रूप से, उन्होंने “इनवर्स स्पिन-वाल्व प्रभाव” पाया, जो जायंट मैग्नेटोरेसिस्टेंस का एक विशेष मामला है, जो बहुस्तरीय सामग्रियों का एक चुंबकीय गुण है, जिसकी खोज 2007 में नोबेल पुरस्कार जीता।

यह अपने आप में यह साबित नहीं करता है कि एनबीआरई एक त्रिपलेट सुपरकंडक्टर है, लेकिन यह निश्चित रूप से साबित करता है कि यह एक पारंपरिक सिंग्लेट सुपरकंडक्टर की तरह व्यवहार नहीं करता है।

लंबी अवधि की संभावना

यह खोज अतिरिक्त संभावना रखती है क्योंकि एनबीआरई पतली फिल्म रूप में आसानी से उपलब्ध है, और हेटेरोस्ट्रक्चर की सरलता इसे सुपरकंडक्टिंग स्पिन्ट्रॉनिक्स के लिए एक संभावित स्केलेबल प्लेटफॉर्म बनाती है।

इसके अलावा, सामग्री अपेक्षाकृत उच्च तापमान (कम से कम सुपरकंडक्टिंग सामग्री के मानकों द्वारा), या पूर्ण शून्य से 7 डिग्री सेल्सियस पर सुपरकंडक्टर के रूप में काम करती है, जबकि अधिकांश अन्य उम्मीदवार सामग्रियों को पूर्ण शून्य से एक डिग्री की आवश्यकता होती है।

हालांकि, दोनों नायोबियम और रेनियम महंगे और दुर्लभ धातुएं हैं, इसलिए वे सीधे क्वांटम कंप्यूटर को सस्ता नहीं बनाएंगे।

अगला कदम यह होगा कि अन्य शोधकर्ता इन निष्कर्षों की पुष्टि करें और त्रिपलेट सुपरकंडक्टिविटी की ओर इशारा करते हुए आगे परीक्षण करें।

त्रिपलेट सुपरकंडक्टर एक बहुत ही असामान्य प्रकार के कण को बनाने के लिए भी उपयोग किए जा सकते हैं जिसे “मेजोराना कण” कहा जाता है, जो अपना ही एंटीपार्टिकल है। इसलिए, यह एक क्वांटम कंप्यूटर में एक स्थिर तरीके से गणना कर सकता है।

जैसा कि अन्य शोधकर्ता भी मेजोराना कणों का लाभ उठाने के करीब हैं, और माइक्रोसॉफ्ट के पास पहले से ही मेजोराना जीरो मोड्स (एमजेडएम) वाला एक चिप है, यह क्वांटम कंप्यूटिंग के भविष्य के विकास के लिए एक बढ़ती हुई दिशा लगती है।

क्वांटम सामग्री दोषों का पता लगाना

बहुत तेजी से परिवर्तन

क्यूबिट्स में निहित सामग्री अक्सर दोष प्रदर्शित करती है जो क्यूबिट की विश्वसनीयता के लिए जिम्मेदार होती है। ये दोष अत्यधिक तेजी से स्थानिक रूप से उतार-चढ़ाव कर सकते हैं, कभी-कभी प्रति सेकंड सैकड़ों बार।

तो दोषों का पता लगाने के लिए वर्तमान विधि, जो एक मिनट तक ले सकती है, पूरी तरह से अपर्याप्त है उन्हें पकड़ने के लिए। वास्तव में, किसी को यह नहीं पता था कि यह कितनी तेजी से होता है जब तक अब।

इसके बजाय, शोधकर्ताओं को एक औसत ऊर्जा हानि दर को मापने के लिए मजबूर होना पड़ता है, जो अक्सर क्यूबिट के वास्तविक प्रदर्शन का एक अधूरा चित्र प्रस्तुत करता है।

परिणामस्वरूप, सुपरकंडक्टिविटी पर निर्भर क्वांटम कंप्यूटरों को अपनी गणना करने के लिए कई “चालों” पर निर्भर रहने की आवश्यकता होती है, भले ही अक्सर, क्यूबिट ने डिकोहेरेंस का सामना किया हो, बिना उपयोगकर्ता को इसका पता लगाए।

क्लासिक कंप्यूटर का उपयोग करना

दोषों का पता लगाने की गति को तेज करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक फील्ड-प्रोग्रेबल गेट अर레이 (एफपीजीए) का उपयोग किया, एक विशेष नियंत्रक। ये विशेष चिप्स सीपीयू या जीपीयू में उपयोग की जाने वाली चिप्स के रूप में लचीले नहीं हैं, लेकिन वे एक विशिष्ट कार्य के लिए अत्यधिक विशेषज्ञ, बहुत तेज और कम ऊर्जा की मांग वाले होते हैं।

एफपीजीए पर प्रयोग चलाने से, वे केवल कुछ मापदंडों के आधार पर क्यूबिट की ऊर्जा हानि का “सबसे अच्छा अनुमान” बना सकते हैं।

यह एक स्पष्ट समाधान की तरह लगता है, लेकिन एफपीजीए को सही ढंग से प्रोग्राम करना बहुत चुनौतीपूर्ण था, खासकर यदि एफपीजीए को थोड़ा लचीला होने की आवश्यकता है।

उनके द्वारा उपयोग की जाने वाली विधि यह थी कि चिप अपने आंतरिक “ज्ञान”, जिसे बेयेसियन मॉडल कहा जाता है, को प्रत्येक क्यूबिट माप के बाद अपडेट करती है।

स्रोत: फिजिकल रिव्यू एक्स

यह प्रणाली को क्यूबिट की स्थिति के बारे में जानने के लिए लगातार अनुकूलन करने की अनुमति दी।

“नियंत्रक लॉजिक, माप, और फीडफॉरवर्ड के बीच बहुत तंग एकीकरण को सक्षम बनाता है: इन घटकों ने हमारे प्रयोग को संभव बनाया।”

एसोसिएट प्रोफेसर मोर्टन क्जार्गार्ड – नील्स बोह्र इंस्टीट्यूट

वास्तविक समय कैलिब्रेशन की ओर

अब तक, क्वांटम कंप्यूटिंग उद्योग को बस यह आशा करनी थी कि उनके क्यूबिट्स अभी भी काम कर रहे हैं, और उन्होंने डिकोहेरेंस की संभावना और गति को कम करने पर कड़ी मेहनत की।

लेकिन यह नया दृष्टिकोण विश्वसनीय क्यूबिट्स का चयन करने के लिए गणना के लिए एक मार्ग खोलता है, यहां तक कि कम से कम सही सामग्री के साथ भी।

“हमारे एल्गोरिदम के साथ, तेजी से नियंत्रण हार्डवेयर वास्तविक समय में यह निर्धारित कर सकता है कि कौन सा क्यूबिट ‘अच्छा’ या ‘बुरा’ है। हम ‘बुरे’ क्यूबिट्स पर उपयोगी आंकड़े एकत्र कर सकते हैं सेकंड में बजाय घंटों या दिनों में।”

एसोसिएट प्रोफेसर मोर्टन क्जार्गार्ड – नील्स बोह्र इंस्टीट्यूट

लंबी अवधि में, यह एक नए क्षेत्र की खोज को खोलेगा, जहां एक व्यक्तिगत “बुरे” क्यूबिट को क्या बनाता है, इसकी बेहतर समझ होगी, बजाय इसके कि औसत और अनुमानों पर निर्भर रहें।

निष्कर्ष

जैसा कि इलेक्ट्रॉनिक्स के शुरुआती दिनों में, क्वांटम कंप्यूटिंग प्रगति कई दिशाओं से आएगी।

एक महत्वपूर्ण पहलू बेहतर सुपरकंडक्टिंग सामग्री का उत्पादन होगा, जो अधिक स्थिर और टिकाऊ क्यूबिट्स बनाने में सक्षम होगा। और शायद सुपरकंडक्टिंग स्पिन धारा के रूप में जानकारी को भी परिवहन करेगा।

इस बीच, क्यूबिट के डिकोहेरेंस का पता लगाने में सुधार एक सेंसर और सॉफ्टवेयर-निर्देशित विधि प्रदान कर सकता है जो प्रदर्शन में क्रांतिकारी सुधार कर सकता है बिना जटिल या कठिन से निर्मित सामग्री पर निर्भर हुए।

क्वांटम कंप्यूटिंग नवाचार में निवेश

माइक्रोसॉफ्ट

माइक्रोसॉफ्ट विंडोज के साथ ऑपरेटिंग सिस्टम में अपनी बहुत मजबूत उपस्थिति के लिए जाना जाता है, लेकिन यह कई अन्य तकनीकी क्षेत्रों में भी एक दिग्गज है।

उदाहरण के लिए, यह व्यवसाय समाधानों में अग्रणी है, जिसमें ऑफिस (आउटलुक, वर्ड, एक्सेल, और पॉवरपॉइंट), लेकिन cũng कंपनी कॉल (टीम), क्लाउड-साझा स्टोरेज (वनड्राइव), विज़िओ (चार्ट, डायग्राम), लूप (सहयोगी कार्यक्षेत्र), और एक्सेस (डेटाबेस) शामिल हैं।

हालांकि यह क्लाउड सेवाओं में अग्रणी नहीं है (जो अमेज़ॅन के एएवाईडब्ल्यू द्वारा प्रमुख है), माइक्रोसॉफ्ट अपने एज़्योर प्लेटफ़ॉर्म के माध्यम से वैश्विक क्लाउड बुनियादी ढांचे में 20% हिस्सेदारी रखता है, जो गूगल + अलीबाबा + ऑरेकल के संयुक्त शेयरों के बराबर है।

स्रोत: स्टेटिस्टा

माइक्रोसॉफ्ट लिंक्डइन, गिटहब, एक्सबॉक्स, और दुनिया के सबसे बड़े वीडियोगेम स्टूडियो का भी मालिक है।

क्वांटम कंप्यूटिंग में माइक्रोसॉफ्ट ने अपनी खुद की मेजोराना कण-आधारित चिप जारी की है, जो इसे क्वांटम कंप्यूटिंग में एक वैश्विक नेता बनाती है।

नई सामग्रियों जैसे त्रिपलेट सुपरकंडक्टरों या वास्तविक समय कैलिब्रेशन की नई संभावनाओं के साथ, यह संभावना है कि माइक्रोसॉफ्ट अपने क्वांटम कंप्यूटरों में इन नए उपकरणों को एकीकृत करने में सक्षम होगा।

(आप माइक्रोसॉफ्ट पर हमारे लेख को और विस्तार से पढ़ सकते हैं कंपनी को बेहतर ढंग से समझने के लिए)।

最新 माइक्रोसॉफ्ट (एमएसएफटी) स्टॉक समाचार और विकास

अध्ययन संदर्भित

<sup>1. एफ. कोलैंगेलो एट अल, नॉनसेंट्रोसिमेट्रिक एनबीआरई में इनवर्स स्पिन-वाल्व प्रभावों के माध्यम से आंतरिक त्रिपलेट सुपरकंडक्टिविटी का अनावरण. फिज. रिव. लेट. 135, 226002 – 25 नवंबर, 2025 को प्रकाशित. डीओआई: https://doi.org/10.1103/q1nb-cvh6
2. फैब्रिज़िओ बेरिटा, एट अल. सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट्स में फ्लक्चुएटिंग रिलैक्सेशन दरों का वास्तविक समय अनुकूली ट्रैकिंग. फिज. रिव. एक्स 16, 011025 – 13 फरवरी, 2026 को प्रकाशित. डीओआई:</sup> https://doi.org/10.1103/gk1b-stl3