स्व-संचालित क्वांटम रेफ्रिजरेटर ने कंप्यूटिंग के लिए नया कोल्ड रिकॉर्ड बनाया

वैज्ञानिकों ने क्वांटम कंप्यूटिंग की सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक का समाधान विकसित किया है: क्वांटम बिट्स (क्यूबिट्स) को त्रुटि मुक्त रखना और गणना के लिए तैयार रखना। प्रकृति भौतिकी में वर्णित नवाचार, रिकॉर्ड तोड़ने वाले ठंडे तापमान बनाने के लिए गर्मी का उपयोग करता है जो क्वांटम कंप्यूटर को काफी अधिक विश्वसनीय बना सकता है।

एक स्वच्छ क्वांटम चॉकबोर्ड

जिस तरह एक गणित शिक्षक को समस्याओं को हल करने के लिए एक साफ चॉकबोर्ड की आवश्यकता होती है, उसी तरह क्वांटम कंप्यूटरों को गणना से पहले अपने क्वैब को एक प्राचीन स्थिति में रीसेट करने की आवश्यकता होती है। चाल्मर्स यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी (एनआईएसटी) के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित नया उपकरण, क्यूबिट्स को पहले से कहीं अधिक पूर्ण शून्य के करीब तापमान तक ठंडा करके इसे प्राप्त करता है।

“यदि आपने क्वबिट को इतने कम तापमान पर ठंडा नहीं किया है, तो आप बोर्ड को पूरी तरह से नहीं मिटा पाएंगे,” परियोजना पर काम करने वाले एनआईएसटी भौतिक विज्ञानी निकोल यंगर हेल्पर बताते हैं।

तापमान के रिकॉर्ड तोड़ना

क्वांटम रेफ्रिजरेटर 22 मिलीकेल्विन (पूर्ण शून्य से एक डिग्री का हजारवां हिस्सा) का तापमान प्राप्त करता है, जो पिछले तरीकों की तुलना में काफी ठंडा है जो केवल 40-49 मिलीकेल्विन तक पहुंच सकता है। इस सुधार का मतलब है कि क्विबिट्स को अभूतपूर्व सटीकता के साथ रीसेट किया जा सकता है, जो 99.97% समय में उनकी जमीनी स्थिति तक पहुंच जाता है – विश्वसनीय क्वांटम गणना के लिए एक महत्वपूर्ण प्रगति।

चाल्मर्स यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी के आमिर अली कहते हैं, “क्वांटम कंप्यूटर में, जैसे-जैसे गणना आगे बढ़ती है, प्रारंभिक त्रुटियाँ बढ़ती जा सकती हैं।” “जितना अधिक आप शुरुआत में उनसे छुटकारा पा सकते हैं, उतना ही अधिक प्रयास आप बाद में बचाएंगे।”

एक स्व-संचालित नवाचार

इस रेफ्रिजरेटर को विशेष रूप से उल्लेखनीय बनाने वाली बात यह है कि यह कैसे संचालित होता है। पारंपरिक शीतलन विधियों के विपरीत, जिसमें बाहरी शक्ति की आवश्यकता होती है, यह क्वांटम रेफ्रिजरेटर अपने वातावरण से गर्मी का उपयोग करके स्वायत्त रूप से चलता है। सिस्टम तीन क्वांटम बिट्स का उपयोग करता है: एक बिजली के लिए गर्म वातावरण से जुड़ा होता है, दूसरा हीट सिंक के रूप में काम करता है, और तीसरा कम्प्यूटेशनल क्वबिट होता है जिसे ठंडा करने की आवश्यकता होती है।

व्यावहारिक अनुप्रयोगों

निहितार्थ केवल क्वांटम बिट्स की सफाई से परे हैं। यंगर हेल्पर कहते हैं, “इस पेपर की तकनीक क्वांटम कंप्यूटरों को लाभ पहुंचा सकती है।” “यह क्वांटम कंप्यूटर डिज़ाइन की समस्याओं में से एक का समाधान कर सकता है, और यह यह भी दर्शाता है कि हम कंप्यूटर के रेफ्रिजरेटर के एक हिस्से से गर्मी निकाल सकते हैं और गर्मी को काम में बदल सकते हैं। यह उन तकनीकी क्षमताओं का परिचय दे सकता है जिनके बारे में हमने अभी तक सोचा भी नहीं है।”

आगे देख रहा

यह विकास सिर्फ एक इंजीनियरिंग उपलब्धि से कहीं अधिक दर्शाता है – यह एक व्यावहारिक कार्य करने वाली क्वांटम थर्मल मशीन का पहला प्रदर्शन है। यह तकनीक क्वांटम कंप्यूटरों के लिए विशेष रूप से मूल्यवान हो सकती है, जिन्हें जटिल गणना करने के लिए प्राचीन अवस्था में बनाए रखने की आवश्यकता होती है जो दवा विकास से लेकर क्रिप्टोग्राफी तक के क्षेत्रों में क्रांति ला सकती है।

शोधकर्ताओं का सुझाव है कि उनकी पद्धति को मौजूदा क्वांटम कंप्यूटर डिजाइनों में एकीकृत किया जा सकता है, जो संभावित रूप से अधिक विश्वसनीय और व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटिंग सिस्टम की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है। क्वांटम रेफ्रिजरेटर की न्यूनतम बाहरी नियंत्रण के साथ स्वायत्त रूप से काम करने की क्षमता इसे वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से आशाजनक बनाती है।

यह शोध एक अंतरराष्ट्रीय टीम द्वारा आयोजित किया गया था जिसमें स्वीडन में चाल्मर्स यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी और संयुक्त राज्य अमेरिका में मैरीलैंड विश्वविद्यालय के क्वांटम सूचना और कंप्यूटर विज्ञान के संयुक्त केंद्र के वैज्ञानिक शामिल थे।