सिलिकॉन में निष्ठा का मील का पत्थर
रिकेन के शोधकर्ताओं के नेतृत्व वाली एक टीम ने सिलिकॉन स्पिन क्यूबिट सरणी के सभी पांच क्यूबिट्स में 99.99 प्रतिशत से अधिक एकल-क्यूबिट गेट निष्ठा प्रदर्शित की, कुछ माप 99.999 प्रतिशत के करीब पहुंचे। परिणाम नेचर फिजिक्स में प्रकाशित हुए।
निष्ठा इस बात का माप है कि कोई क्वांटम संक्रिया कितनी बार इच्छित परिणाम देती है। दस हज़ार में एक से कम त्रुटि दर सिलिकॉन उपकरणों को उस दायरे में लाती है जहां त्रुटि सुधार योजनाएं काम करना शुरू कर सकती हैं, और यह सिलिकॉन स्पिन क्यूबिट्स के लिए अब तक दर्ज सर्वोच्च एकल-क्यूबिट प्रदर्शन है।
सिलिकॉन स्पिन क्यूबिट एक इलेक्ट्रॉन के स्पिन में सूचना संग्रहीत करते हैं। ये आज के अधिकांश क्वांटम कंप्यूटरों में इस्तेमाल होने वाले सुपरकंडक्टिंग ट्रांसमन से लगभग एक हज़ार गुना छोटे हैं, और इन्हें उन्हीं सीएमओएस निर्माण उपकरणों से बनाया जा सकता है जो सामान्य कंप्यूटर चिप बनाते हैं, यही कारण है कि फाउंड्रियां इनका गहन अध्ययन करती हैं।
क्यूबिट्स को साथ-साथ चलाना
कठिन समस्या समानांतर नियंत्रण है। जब कई क्यूबिट एक ही माइक्रोवेव नियंत्रण लाइन साझा करते हैं, तो सिग्नल एक-दूसरे में रिसते हैं और निष्ठा गिर जाती है। टीम ने पांच-क्यूबिट सिलिकॉन सरणी में उस गिरावट के मुख्य स्रोत का पता लगाया और केवल जोड़ी-आधारित चरण अंशांकन पर आधारित एक शमन प्रोटोकॉल तैयार किया।
साझा लाइन पर अनुकूलित कैसर-विंडो नियंत्रण स्पंदों का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने प्रत्येक क्यूबिट के लिए अलग-अलग 99.99 प्रतिशत से ऊपर निष्ठा बनाए रखी और एक साथ तीन क्यूबिट चलाते समय भी यह स्तर बनाए रखा। जब सभी पांच समानांतर चले, तो निष्ठा 99.9 प्रतिशत या उससे ऊपर रही, जो व्यावहारिक दोष-सहिष्णु सीमा है।
स्केलिंग के लिए यह क्यों मायने रखता है
क्वांटम कंप्यूटरों को उपयोगी समस्याओं से निपटने के लिए हज़ारों क्यूबिट चाहिए, और प्रत्येक क्यूबिट को नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स चाहिए। यदि प्रत्येक क्यूबिट को अपनी समर्पित लाइन चाहिए होती, तो अकेले वायरिंग ही अप्रबंधनीय हो जाती। नियंत्रण लाइनें साझा करना उस अड़चन का एक रास्ता है।
जापानी मूनशॉट कार्यक्रम के तहत सिलिकॉन क्वांटम कंप्यूटिंग परियोजना का प्रबंधन करने वाले सेइगो तारुचा ने कहा कि विश्वसनीय समानांतर नियंत्रण सिलिकॉन स्पिन क्यूबिट्स पर बनी दोष-सहिष्णु मशीन की ओर एक आवश्यक कदम है। यह पत्र सुझाव देता है कि नियंत्रण दृष्टिकोण बड़े सरणियों तक विस्तारित होना चाहिए, जो टीम द्वारा देखी गई शक्ति स्केलिंग पर आधारित है। स्वतंत्र प्रयोगशालाएं अब इन आंकड़ों को दोहराने का प्रयास करेंगी, जो इस सटीक दावों के लिए सामान्य परीक्षा है।
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