Microsoft ने एक क्वांटम प्रोसेसर का अनावरण किया है जो आपके हाथ की हथेली में फिट बैठता है, फिर भी एक मशीन की कम्प्यूटेशनल शक्ति का वादा करता है जो अन्यथा एक फुटबॉल मैदान को भर देगा। नई चिप, डब किया गया मेजराना 1, क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए पूरी तरह से नए राज्य, उद्देश्य-निर्मित के पहले सफल कार्यान्वयन को चिह्नित करता है।
प्रोसेसर क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए एक अपरंपरागत दृष्टिकोण को आगे बढ़ाने के लिए Microsoft द्वारा एक उच्च-दांव, दो-दशक के जुआ की परिणति का प्रतिनिधित्व करता है। उद्योग मानक का पालन करने के बजाय, कंपनी ने “टोपोलॉजिकल क्वबिट्स” विकसित करने के लिए चुना – क्वांटम बिट्स जो अपने पारंपरिक समकक्षों की तुलना में स्वाभाविक रूप से अधिक स्थिर और आसान होते हैं।
“हमने एक कदम पीछे लिया और कहा ‘ठीक है, चलो क्वांटम उम्र के लिए ट्रांजिस्टर का आविष्कार करते हैं। माइक्रोसॉफ्ट टेक्निकल फेलो चेतन नायक ने कहा कि इसके लिए किन गुणों की आवश्यकता है? ” “और यह वास्तव में है कि हम यहां कैसे पहुंचे – यह विशेष संयोजन, गुणवत्ता और हमारे नए सामग्रियों के स्टैक में महत्वपूर्ण विवरण है जिसने एक नए तरह की क्यूबिट और अंततः हमारी पूरी वास्तुकला को सक्षम किया है।”
नवाचार के केंद्र में, टोपोकॉन्डक्टर्स नामक सामग्रियों का एक नया वर्ग है, जो एक विदेशी क्वांटम राज्य बनाता है जो न तो ठोस, तरल और न ही गैस है। यह सामग्री मायावी कणों को मेजराना के रूप में जाना जाता है, जिसे माइक्रोसॉफ्ट की उपलब्धि से पहले प्रकृति में कभी नहीं देखा गया था। सफलता को प्रकृति में प्रकाशित एक सहकर्मी-समीक्षा किए गए पेपर में मान्य किया गया है, इन कणों के निर्माण और अभूतपूर्व सटीकता के साथ उनके क्वांटम राज्यों को मापने की क्षमता दोनों की पुष्टि करते हैं।
निहितार्थ प्रयोगशाला से परे हैं। मेजराना 1 चिप को एक मिलियन क्वबिट्स के पैमाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो वास्तविक दुनिया की समस्याओं को हल करने के लिए क्वांटम कंप्यूटर के लिए आवश्यक एक दहलीज माना जाता है। वर्तमान क्वांटम कंप्यूटर आमतौर पर दर्जनों या सैकड़ों क्वबिट्स के साथ काम करते हैं।
“आप क्वांटम स्पेस में जो कुछ भी कर रहे हैं, उसे एक मिलियन क्वबिट्स के लिए एक रास्ता चाहिए। यदि ऐसा नहीं होता है, तो आप उस पैमाने पर जाने से पहले एक दीवार को हिट करने जा रहे हैं जिस पर आप वास्तव में महत्वपूर्ण समस्याओं को हल कर सकते हैं जो हमें प्रेरित करती हैं, ”नायक ने समझाया। “हमने वास्तव में एक लाख के लिए एक रास्ता काम किया है।”
उपलब्धि ने DARPA, डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी का ध्यान आकर्षित किया है, जिसने Microsoft को केवल दो कंपनियों में से एक के रूप में चुना है, जो अपने कार्यक्रम के अंतिम चरण में आगे बढ़ने के लिए है, जिसका उद्देश्य व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य क्वांटम सिस्टम विकसित करना है।
Microsoft टीम द्वारा पार की जाने वाली तकनीकी चुनौतियां दुर्जेय हैं। चिप की सामग्रियों को परमाणु द्वारा परमाणु का निर्माण किया जाना था, सही संरेखण के साथ। “हम सचमुच परमाणु द्वारा परमाणु का छिड़काव कर रहे हैं। उन सामग्रियों को पूरी तरह से लाइन करना होगा। यदि सामग्री स्टैक में बहुत अधिक दोष हैं, तो यह सिर्फ आपकी क्विट को मारता है, ”क्रिस्टा स्वोर, माइक्रोसॉफ्ट टेक्निकल फेलो ने कहा।
संभावित अनुप्रयोग कई उद्योगों का विस्तार करते हैं। एक मिलियन-क्विट क्वांटम कंप्यूटर संभावित रूप से पुलों और हवाई जहाज के भागों के लिए सेल्फ-हीलिंग सामग्री को डिजाइन कर सकता है, माइक्रोप्लास्टिक को तोड़ने के लिए उत्प्रेरक विकसित कर सकता है, या कठोर जलवायु में फसल की पैदावार को बढ़ावा देने के लिए एंजाइमों का अनुकूलन करता है। प्रौद्योगिकी भी पहली बार डिजाइन को सक्षम करके उत्पाद विकास में क्रांति ला सकती है।
“कोई भी कंपनी जो कुछ भी बनाती है, वह इसे पूरी तरह से पहली बार डिजाइन कर सकती है। यह आपको सिर्फ जवाब देगा, ”Matthias Troyer, Microsoft Technical Fellow ने कहा। “क्वांटम कंप्यूटर एआई को प्रकृति की भाषा सिखाता है, इसलिए एआई आपको बस उस नुस्खा को बता सकता है जो आप बनाना चाहते हैं।”
जबकि मेजराना 1 में वर्तमान में आठ टोपोलॉजिकल क्वबिट्स हैं, इसकी वास्तुकला को एक लाख तक स्केल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। चिप की अनूठी एच-आकार की तार व्यवस्था क्वबिट्स को माइक्रोस्कोपिक मोज़ेक की तरह प्रोसेसर में टाइल करने की अनुमति देती है। अन्य क्वांटम दृष्टिकोणों के विपरीत, जिन्हें प्रत्येक qubit के लिए जटिल एनालॉग नियंत्रण की आवश्यकता होती है, Microsoft के सिस्टम को डिजिटल रूप से नियंत्रित किया जा सकता है-एक रेडियो डायल को ठीक करने की तुलना में एक प्रकाश स्विच को फ़्लिप करने की तरह।
प्रौद्योगिकी अभी भी अपनी पूरी क्षमता तक पहुंचने से पहले इंजीनियरिंग चुनौतियों का सामना करती है। क्वांटम चिप बाहरी स्थान की तुलना में ठंडा तापमान पर संचालित होती है और इसे नियंत्रण प्रणालियों और सॉफ्टवेयर के पारिस्थितिकी तंत्र की आवश्यकता होती है। हालांकि, मौलिक वैज्ञानिक बाधाओं को मंजूरी दे दी गई है, यह सुझाव देते हुए कि व्यावहारिक, बड़े पैमाने पर क्वांटम कंप्यूटिंग पहले से पहले की तुलना में जल्द ही आ सकता है।
जैसा कि Svore ने विडंबना के एक स्पर्श के साथ उल्लेख किया है, “एक स्केल किए गए क्वांटम कंप्यूटर के साथ, हम स्केल से परे क्वांटम कंप्यूटरों की अगली पीढ़ी के निर्माण के लिए बेहतर गुणों के साथ सामग्रियों की भविष्यवाणी करने में सक्षम होंगे।” ऐसा लगता है कि क्वांटम कंप्यूटिंग का भविष्य सिर्फ अपने अगले अध्याय को डिजाइन करने में मदद कर सकता है।
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