Control of a 6-Qubit Processor in Silicon : ScienceAlert

Control of a 6-Qubit Processor in Silicon : ScienceAlert

पूरी तरह से परिचालन और सक्षम क्वांटम कंप्यूटरों के रास्ते में एक और रिकॉर्ड टूट गया है: सिलिकॉन में 6-क्विबिट क्वांटम प्रोसेसर का पूर्ण नियंत्रण।

शोधकर्ता इसे प्रौद्योगिकी के लिए “एक प्रमुख कदम पत्थर” कह रहे हैं।

क्यूबिट्स (या क्वांटम बिट्स) शास्त्रीय कंप्यूटिंग बिट्स के क्वांटम समकक्ष हैं, केवल वे संभावित रूप से अधिक जानकारी संसाधित कर सकते हैं। क्वांटम भौतिकी के लिए धन्यवाद, वे केवल एक या 0 के बजाय दो राज्यों में एक साथ हो सकते हैं।

कठिनाई व्यवहार करने के लिए बहुत सारे qubits प्राप्त करने में है जैसा कि हमें उनकी आवश्यकता है, यही कारण है कि यह छलांग छह के लिए महत्वपूर्ण है। उन्हें सिलिकॉन में संचालित करने में सक्षम होने के कारण – आज के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग की जाने वाली वही सामग्री – प्रौद्योगिकी को संभावित रूप से अधिक व्यवहार्य बनाती है।

नीदरलैंड में डेल्फ़्ट यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी के क्वांटम कंप्यूटिंग शोधकर्ता स्टीफ़न फिलिप्स कहते हैं, “क्वांटम कंप्यूटिंग चुनौती में आज दो भाग शामिल हैं।” “पर्याप्त अच्छी गुणवत्ता वाले क्वाइब विकसित करना, और एक ऐसा आर्किटेक्चर विकसित करना जो किसी को बड़ी मात्रा में क्वैब सिस्टम बनाने की अनुमति देता है।”

“हमारा काम दोनों श्रेणियों में फिट बैठता है। और चूंकि क्वांटम कंप्यूटर बनाने का समग्र लक्ष्य एक बहुत बड़ा प्रयास है, मुझे लगता है कि यह कहना उचित है कि हमने सही दिशा में योगदान दिया है।”

क्वैबिट एक पंक्ति में तय किए गए अलग-अलग इलेक्ट्रॉनों से बने होते हैं, 90 नैनोमीटर अलग (एक मानव बाल लगभग 75,000 नैनोमीटर व्यास का होता है)। ‘क्वांटम डॉट्स’ की यह लाइन मानक प्रोसेसर में प्रयुक्त ट्रांजिस्टर के समान संरचना का उपयोग करके सिलिकॉन में रखी गई है।

छह-qubit क्वांटम प्रोसेसर। चिप पर लाल, नीले और हरे रंग के तारों पर वोल्टेज को ट्यून करके क्वैबिट बनाए जाते हैं। SD1 और SD2 अत्यंत संवेदनशील विद्युत क्षेत्र सेंसर हैं जो एकल इलेक्ट्रॉन के आवेश का पता लगा सकते हैं। उन्नत नियंत्रण योजनाओं के साथ इन सेंसरों ने शोधकर्ताओं को 1-6 लेबल वाले स्थानों पर अलग-अलग इलेक्ट्रॉनों को रखने की अनुमति दी, जिन्हें तब क्वैबिट के रूप में संचालित किया गया था। (फिलिप्स एट अल।, प्रकृति2022)

जिस तरह से इलेक्ट्रॉनों को तैयार, प्रबंधित और मॉनिटर किया गया था, उसमें सावधानीपूर्वक सुधार करके, टीम अपने स्पिन को सफलतापूर्वक नियंत्रित करने में सक्षम थी – क्वांटम यांत्रिक संपत्ति जो क्वैबिट स्थिति को सक्षम करती है।

शोधकर्ता कम त्रुटि दर के साथ, मांग पर, दो या तीन इलेक्ट्रॉनों के लॉजिक गेट और उलझाने वाले सिस्टम बनाने में सक्षम थे।

शोधकर्ताओं ने इलेक्ट्रॉन स्पिन को नियंत्रित करने और पढ़ने के लिए माइक्रोवेव विकिरण, चुंबकीय क्षेत्र और विद्युत क्षमता का उपयोग किया, उन्हें क्वैबिट के रूप में संचालित किया, और आवश्यकतानुसार एक दूसरे के साथ बातचीत करने के लिए उन्हें प्राप्त किया।

“इस शोध में, हम सिलिकॉन में qubits की संख्या के लिफाफे को आगे बढ़ाते हैं, और उच्च प्रारंभिक निष्ठा, उच्च रीडआउट निष्ठा, उच्च एकल-qubit गेट निष्ठा, और उच्च दो-qubit राज्य निष्ठा प्राप्त करते हैं,” इलेक्ट्रिकल इंजीनियर Lieven Vandersypen कहते हैं, यह भी डेल्फ़्ट प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय से।

“हालांकि वास्तव में जो बात सामने आती है, वह यह है कि हम इन सभी विशेषताओं को एक ही प्रयोग में रिकॉर्ड संख्या में प्रदर्शित करते हैं।”

इस बिंदु तक, केवल 3-क्विबिट प्रोसेसर सफलतापूर्वक सिलिकॉन में बनाए गए हैं और गुणवत्ता के आवश्यक स्तर तक नियंत्रित किए गए हैं – इसलिए हम इस प्रकार के क्वबिट में क्या संभव है, इसके संदर्भ में एक बड़े कदम के बारे में बात कर रहे हैं।

क्वैबिट बनाने के विभिन्न तरीके हैं – सुपरकंडक्टर्स सहित, जहां कई और क्वैब एक साथ संचालित किए गए हैं – और वैज्ञानिक अभी भी उस विधि का पता लगा रहे हैं जो आगे बढ़ने का सबसे अच्छा तरीका हो सकता है।

सिलिकॉन का लाभ यह है कि विनिर्माण और आपूर्ति श्रृंखला सभी पहले से ही मौजूद हैं, जिसका अर्थ है कि वैज्ञानिक प्रयोगशाला से वास्तविक मशीन में संक्रमण अधिक सरल होना चाहिए। क्वेट रिकॉर्ड को और भी ऊंचा करने के लिए काम जारी है।

डेल्फ़्ट यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी के इलेक्ट्रिकल इंजीनियर माट्यूज़ मैडज़िक कहते हैं, “सावधान इंजीनियरिंग के साथ, सिंगल क्वैबिट्स के समान सटीकता रखते हुए सिलिकॉन स्पिन क्वबिट काउंट को बढ़ाना संभव है।”

“इस शोध में विकसित प्रमुख बिल्डिंग ब्लॉक का उपयोग अध्ययन के अगले पुनरावृत्तियों में और भी अधिक मात्रा में जोड़ने के लिए किया जा सकता है।”

शोध में प्रकाशित किया गया है प्रकृति.