क्वांटम कंप्यूटर लेगो की तरह बनाए जाएंगे

इस विचार के अनुसार, वैज्ञानिकों द्वारा क्यूबिट ब्लॉकों को एक उपकरण के माध्यम से "प्लग एंड प्ले" प्रोटोकॉल के साथ जोड़ा जाता है, जैसे कि आकार बनाने के लिए लेगो टुकड़ों को जोड़ना।

Báo Khoa học và Đời sống•08/09/2025

क्वांटम कंप्यूटर क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांतों के आधार पर गणनाएं कर सकते हैं, और उनसे कुछ प्रकार के अनुकूलन और प्रसंस्करण कार्यों में शास्त्रीय कंप्यूटरों से बेहतर प्रदर्शन करने की उम्मीद की जाती है।

यद्यपि भौतिकविदों और इंजीनियरों ने पिछले दशकों में विभिन्न क्वांटम कंप्यूटिंग प्रणालियों का प्रदर्शन किया है, लेकिन इन प्रणालियों को विश्वसनीय रूप से मापना, ताकि वे व्यावहारिक समस्याओं को हल कर सकें, तथा गणना के दौरान उत्पन्न होने वाली त्रुटियों को सुधार सकें, अभी तक एक चुनौती रही है।

Việc liên kết các qubit bên trong máy tính lượng tử vẫn là một vấn đề. — क्वांटम कंप्यूटर के अंदर क्यूबिट्स को जोड़ना एक समस्या बनी हुई है।

एक एकल, एकीकृत उपकरण के रूप में क्वांटम कंप्यूटर का निर्माण बेहद कठिन साबित हुआ है। ये मशीनें लाखों क्यूबिट्स, जो क्वांटम सूचना की मूल इकाइयाँ हैं, के संचालन पर निर्भर करती हैं, लेकिन इतनी बड़ी संख्या को एक सिस्टम में समेटना एक बड़ी चुनौती है।

जिस प्रकार छोटे लेगो ब्लॉक एक साथ मिलकर बड़े, अधिक जटिल डिजाइन बनाते हैं, उसी प्रकार शोधकर्ता छोटे, उच्च गुणवत्ता वाले मॉड्यूल बना सकते हैं और फिर उन्हें एक साथ जोड़कर एक पूर्ण क्वांटम प्रणाली बना सकते हैं।

इलिनोइस विश्वविद्यालय, अर्बाना-शैंपेन के शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक नया मॉड्यूलर क्वांटम आर्किटेक्चर प्रस्तुत किया है जो सुपरकंडक्टिंग क्वांटम प्रोसेसरों की दोष-सहिष्णु, मापनीय और पुनर्संयोज्य स्केलिंग को सक्षम बनाता है। दोष-सहिष्णु स्केलिंग क्वांटम प्रभावों और दीर्घकालिक क्वांटम गणनाओं के लिए आवश्यक परिस्थितियों को बनाए रखने के लिए आवश्यक है।

इंटरकनेक्शन केबल प्रोटोकॉल, लेगो ईंटों की तरह क्यूबिट ब्लॉकों को एक साथ जोड़ता है।

नेचर इलेक्ट्रॉनिक्स पत्रिका में प्रकाशित एक शोधपत्र में प्रस्तुत, उन्होंने जिस प्रणाली का प्रस्ताव रखा है, उसमें कई मॉड्यूल (अर्थात सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट डिवाइस) शामिल हैं, जो स्वतंत्र रूप से काम कर सकते हैं और इंटरकनेक्ट के माध्यम से अन्य मॉड्यूल से जुड़े होते हैं और एक बड़ा क्वांटम नेटवर्क बनाते हैं।

सीधे शब्दों में कहें तो, इन कनेक्शनों के साथ, सिस्टम में प्रत्येक क्यूबिट को बस "प्लग एंड प्ले" करने की ज़रूरत होगी, जैसे हम किसी नियमित कंप्यूटर में परिधीय उपकरण जोड़ते हैं। इस प्रकार के इंटरकनेक्ट केबल से सिस्टम की गणना त्रुटि 1% से भी कम हो जाती है।

अध्ययन के सह-लेखक वोल्फगैंग फाफ बताते हैं, "इस शोध का प्रारंभिक बिंदु सुपरकंडक्टिंग क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र में मौजूदा समझ थी कि हमें प्रोसेसर को कई स्वतंत्र उपकरणों में विभाजित करने की आवश्यकता होगी - एक दृष्टिकोण जिसे हम 'मॉड्यूलर क्वांटम कंप्यूटिंग' कहते हैं।"

हाल के वर्षों में, यह एक लोकप्रिय धारणा बन गई है, और आईबीएम जैसी कंपनियाँ भी इसे अपना रही हैं। यह शोध मॉड्यूलर दृष्टिकोण के साथ इंजीनियरिंग-अनुकूल संबंध स्थापित कर सकता है।

मूलतः, पफैफ़ और उनके सहयोगी क्वांटम उपकरणों को जोड़ने की एक रणनीति तैयार कर रहे हैं, जिससे उनके बीच क्वांटम सूचना के प्रसारण के दौरान सिग्नल में गिरावट या बिजली की हानि को न्यूनतम रखा जा सके। इसके अलावा, वे उपकरणों को आसानी से जोड़ना, डिस्कनेक्ट करना और पुन: कॉन्फ़िगर करना चाहते हैं।

"सरल शब्दों में, हमारी विधि में एक उच्च गुणवत्ता वाले सुपरकंडक्टिंग कोएक्सियल केबल का उपयोग शामिल है जिसे बस रेज़ोनेटर कहा जाता है," फाफ बताते हैं।

वे एक कैपेसिटिव क्यूबिट को एक कस्टम कनेक्टर के माध्यम से केबल से जोड़ते हैं, केबल को क्यूबिट के बहुत करीब (सब-मिमी परिशुद्धता) रखते हैं और यदि वे एक ही केबल से जुड़े हैं तो कई क्यूबिट को जोड़ते हैं।

मॉड्यूलर क्वांटम नेटवर्क बनाने के लिए शोधकर्ताओं के नए दृष्टिकोण में क्वांटम प्रणालियों को स्केल करने के पिछले तरीकों की तुलना में महत्वपूर्ण लाभ हैं।

प्रारंभिक परीक्षणों में, उन्होंने पाया कि इस विधि से वे सुपरकंडक्टर-आधारित क्वांटम उपकरणों को सुरक्षित रूप से जोड़ सकते हैं और बाद में उन्हें बिना नुकसान पहुंचाए, तथा क्वांटम गेट्स में महत्वपूर्ण सिग्नल हानि के बिना, डिस्कनेक्ट कर सकते हैं।

"हमारे दृष्टिकोण के साथ, मुझे लगता है कि हमारे पास पुनः विन्यास योग्य क्वांटम सिस्टम को शुरू से बनाने का अवसर है, उदाहरण के लिए, समय के साथ क्वांटम उपकरणों के नेटवर्क में अधिक प्रोसेसर मॉड्यूल को 'प्लग' करने का विकल्प है," फाफ ने कहा।

"हम वर्तमान में एक डिज़ाइन पर काम कर रहे हैं ताकि यह देखा जा सके कि क्या हम जुड़े हुए तत्वों की संख्या बढ़ा सकते हैं, जिससे हमारा नेटवर्क बड़ा हो सके। हम यह भी देख रहे हैं कि सिस्टम में नुकसान की बेहतर भरपाई कैसे की जाए और आर्किटेक्चर को क्वांटम त्रुटि सुधार के अनुकूल कैसे बनाया जाए।"