क्वांटम कंप्यूटरों को पहली बार स्वचालित त्रुटि सुधार की सुविधा मिली

एक छोटा शीतलन उपकरण क्वांटम कंप्यूटर के खराब घटकों को स्वचालित रूप से रीसेट कर सकता है। इसके प्रदर्शन से पता चलता है कि गर्मी में हेरफेर करने से अन्य स्वायत्त क्वांटम डिवाइस भी सक्षम हो सकते हैं।

क्वांटम कंप्यूटर अभी तक पूरी तरह से व्यावहारिक नहीं हैं क्योंकि वे बहुत सारी त्रुटियाँ करते हैं। वास्तव में, यदि क्यूबिट – इस प्रकार के कंप्यूटर के प्रमुख घटक – गलती से गर्म हो जाते हैं और बहुत अधिक ऊर्जावान हो जाते हैं, तो गणना शुरू होने से पहले ही वे गलत स्थिति में पहुंच सकते हैं। क्वैबिट को उनकी सही स्थिति में “रीसेट” करने का एक तरीका उन्हें ठंडा करना है।

स्वीडन में चाल्मर्स यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी में सिमोन गैस्पारिनेटी और उनके सहयोगियों ने पहली बार इस कार्य को एक स्वायत्त क्वांटम “रेफ्रिजरेटर” को सौंपा है।

शोधकर्ताओं ने दो क्यूबिट और एक “क्यूट्रिट” बनाया, जो छोटे सुपरकंडक्टिंग सर्किट से क्विबिट की तुलना में अधिक जटिल जानकारी संग्रहीत कर सकता है। क्वट्रिट और एक क्वबिट ने दूसरे लक्ष्य क्वबिट के लिए एक फ्रिज का निर्माण किया, जिसका उपयोग अंततः गणना के लिए किया जा सकता था।

शोधकर्ताओं ने यह सुनिश्चित करने के लिए तीन घटकों के बीच बातचीत को सावधानीपूर्वक इंजीनियर किया कि जब लक्ष्य क्वबिट में बहुत अधिक ऊर्जा होती है, जिससे त्रुटियां होती हैं, तो गर्मी स्वचालित रूप से इससे बाहर और दो अन्य तत्वों में प्रवाहित होती है। इससे लक्ष्य क्वबिट का तापमान कम हो गया और उसे रीसेट कर दिया गया। क्योंकि यह प्रक्रिया स्वायत्त थी, क्वबिट-एंड-क्यूट्रिट फ्रिज बिना किसी बाहरी नियंत्रण के त्रुटियों को ठीक कर सकता था।

चाल्मर्स यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी के आमिर अली का कहना है कि क्वबिट को रीसेट करने के इस दृष्टिकोण के लिए अधिक पारंपरिक तरीकों की तुलना में कम नए हार्डवेयर की आवश्यकता होती है – और बेहतर परिणाम मिलते हैं। किसी भी महत्वपूर्ण क्वांटम कंप्यूटर रीडिज़ाइन या नए तारों की शुरूआत के बिना, क्विबिट की शुरुआती स्थिति 99.97 प्रतिशत समय सही थी। इसके विपरीत, अन्य रीसेट विधियां आम तौर पर केवल 99.8 प्रतिशत का प्रबंधन करती हैं, वह कहते हैं।

यह इस बात का एक शक्तिशाली उदाहरण है कि थर्मोडायनामिक मशीनें – जो गर्मी, ऊर्जा और तापमान से निपटती हैं – क्वांटम क्षेत्र में उपयोगी हो सकती हैं, मैरीलैंड में नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी में निकोल यंगर हेल्पर कहते हैं, जिन्होंने परियोजना पर काम किया था।

ऊष्मा इंजन जैसी पारंपरिक थर्मोडायनामिक मशीनों ने संपूर्ण औद्योगिक क्रांति को जन्म दिया, लेकिन अब तक क्वांटम थर्मोडायनामिक्स बहुत व्यावहारिक नहीं रहा है। “मुझे क्वांटम थर्मोडायनामिक्स को उपयोगी बनाने में दिलचस्पी है। यह यकीनन उपयोगी स्वायत्त क्वांटम रेफ्रिजरेटर हमारा पहला उदाहरण है, ”युंगर हेल्पर कहते हैं।

“इस मशीन को कार्यान्वित और उपयोगी देखकर अच्छा लगा। तथ्य यह है कि यह स्वायत्त है, इसलिए इसे किसी बाहरी नियंत्रण की आवश्यकता नहीं है, इसे कुशल और बहुमुखी बनाना चाहिए, ”स्विट्जरलैंड में जिनेवा विश्वविद्यालय में निकोलस ब्रूनर कहते हैं।

पोलैंड में ग्दान्स्क विश्वविद्यालय के माइकल होरोडेकी का कहना है कि सुपरकंडक्टिंग सर्किट के साथ निर्मित क्वांटम कंप्यूटरों के लिए सबसे जरूरी समस्याओं में से एक यह सुनिश्चित करना है कि मशीनें गर्म न हों और बाद में त्रुटियां न हों। उनका कहना है कि नया प्रयोग कई समान परियोजनाओं के लिए रास्ता खोलता है जो प्रस्तावित हैं लेकिन कभी परीक्षण नहीं किए गए हैं, जैसे स्वायत्त क्वांटम इंजन बनाने के लिए क्विबिट का उपयोग करना।

शोधकर्ता पहले से ही इस बात पर विचार कर रहे हैं कि क्या वे अपने प्रयोग को आगे बढ़ा सकते हैं। उदाहरण के लिए, वे एक स्वायत्त क्वांटम घड़ी बना सकते हैं या तापमान अंतर द्वारा स्वचालित रूप से संचालित अन्य कार्यों के साथ एक क्वांटम कंप्यूटर डिज़ाइन कर सकते हैं।