বিড়াল কুবিট স্থিতিশীলতার একটি নতুন স্তরে পৌঁছেছে - পদার্থবিজ্ঞানের বিশ্ব

কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি প্রয়োজনীয় কাজগুলিতে প্রচলিত কম্পিউটিংকে ছাড়িয়ে যেতে পারে, তবে তারা এমন ত্রুটির প্রবণ হয় যা শেষ পর্যন্ত কোয়ান্টাম তথ্যের ক্ষতির দিকে পরিচালিত করে, আজকের কোয়ান্টাম ডিভাইসগুলিকে সীমাবদ্ধ করে। অতএব, বড় আকারের কোয়ান্টাম তথ্য প্রসেসর অর্জনের জন্য, বিজ্ঞানীদের কোয়ান্টাম ত্রুটিগুলি সংশোধন করার জন্য কৌশলগুলি বিকাশ এবং বাস্তবায়ন করতে হবে।

প্যারিস ভিত্তিক কোয়ান্টাম কম্পিউটিং ফার্মের গবেষকরা এলিস ও বব, ফ্রান্সের ENS-PSL এবং ENS de Lyon-এর সহকর্মীদের সাথে, এখন তথাকথিত স্থিতিশীলতা এবং নিয়ন্ত্রণ বৃদ্ধি করে একটি সমাধানের দিকে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি করেছে বিড়াল কুবিটস. এরউইন শ্রোডিঞ্জারের বিখ্যাত চিন্তা পরীক্ষার নামকরণ করা হয়েছে, এই কোয়ান্টাম বিটগুলি তাদের যৌক্তিক অবস্থা হিসাবে একটি কোয়ান্টাম অনুরণকের সুসঙ্গত অবস্থা ব্যবহার করে। বিড়াল কিউবিটগুলি কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধনের জন্য প্রতিশ্রুতিবদ্ধ কারণ তারা সুসঙ্গত অবস্থা থেকে তৈরি করা হয়েছে, যা পরিবেশ থেকে নির্দিষ্ট ধরণের ত্রুটির বিরুদ্ধে তাদের অভ্যন্তরীণভাবে শক্তিশালী করে তোলে।

একটি নতুন পরিমাপ প্রোটোকল

কোয়ান্টাম বিট দুটি ধরণের ত্রুটির শিকার হয়: ফেজ ফ্লিপ এবং বিট ফ্লিপ। কোয়ান্টাম কম্পিউটিং-এ, একটি বিট ফ্লিপ হল একটি ত্রুটি যা একটি কিউবিটের অবস্থাকে |0⟩ থেকে |1⟩ এ পরিবর্তন করে বা বিপরীতভাবে, 0 থেকে 1 পর্যন্ত একটি ক্লাসিক্যাল বিট ফ্লিপ করার অনুরূপ। অন্যদিকে একটি ফেজ ফ্লিপ হল একটি ত্রুটি যা একটি কিউবিটের সুপারপজিশন অবস্থার |0⟩ এবং |1⟩ উপাদানগুলির মধ্যে আপেক্ষিক পর্যায়কে পরিবর্তন করে। ক্যাট কিউবিটগুলিকে বিট-ফ্লিপ ত্রুটিগুলির বিরুদ্ধে স্থিতিশীল করা যেতে পারে কিউবিটকে এমন একটি পরিবেশে সংযুক্ত করে যা সিস্টেমের সাথে ফোটনের জোড়া আদান-প্রদান করে। এটি স্বায়ত্তশাসিতভাবে কিছু ত্রুটির প্রভাব প্রতিহত করে যা বিট-ফ্লিপ তৈরি করে এবং কোয়ান্টাম অবস্থাটি পছন্দসই ত্রুটি-সংশোধিত সাবস্পেসের মধ্যে থাকে তা নিশ্চিত করে। যাইহোক, কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধনের চ্যালেঞ্জটি কেবল কিউবিটগুলিকে স্থিতিশীল করার বিষয়ে নয়। এটি তাদের স্থিতিশীল রাখার প্রক্রিয়াগুলি না ভেঙে তাদের নিয়ন্ত্রণ করার বিষয়েও।

In প্রথম এক জোড়া গবেষণার উপর পোস্ট করা হয়েছে নথিপত্র প্রিপ্রিন্ট সার্ভার, এবং এখনও পিয়ার-রিভিউ করা হয়নি, অ্যালিস অ্যান্ড বব, ইএনএস-পিএসএল এবং ইএনএস ডি লিয়নের গবেষকরা বিট-ফ্লিপ সময়কে 10 সেকেন্ডের বেশি বাড়ানোর একটি উপায় খুঁজে পেয়েছেন - আগের ক্যাট-কুবিট বাস্তবায়নের চেয়ে চারটি আদেশ দীর্ঘ। - এখনও সম্পূর্ণরূপে বিড়াল qubit নিয়ন্ত্রণ যখন. তারা একটি রিডআউট প্রোটোকল প্রবর্তন করে এটি অর্জন করেছে যা তাদের ক্যাট কিউবিটে বিট-ফ্লিপ সুরক্ষার সাথে আপস করে না, যা একটি চিপে সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম অনুরণনে আটকে থাকা দুটি ধ্রুপদী কোয়ান্টাম অবস্থার একটি কোয়ান্টাম সুপারপজিশন নিয়ে গঠিত। গুরুত্বপূর্ণভাবে, এই কিউবিট অবস্থাগুলি পড়ার এবং নিয়ন্ত্রণ করার জন্য তারা যে নতুন পরিমাপ পরিকল্পনা তৈরি করেছিল তা অতিরিক্ত শারীরিক নিয়ন্ত্রণ উপাদানগুলির উপর নির্ভর করে না, যা পূর্বে অর্জনযোগ্য বিট-ফ্লিপ সময়কে সীমিত করেছিল।

বিড়াল কিউবিটের অবস্থা নিয়ন্ত্রণ করতে এবং পড়ার জন্য পূর্ববর্তী পরীক্ষার নকশাগুলি একটি সুপারকন্ডাক্টিং ট্রান্সমন - একটি দ্বি-স্তরের কোয়ান্টাম উপাদান - ব্যবহার করেছিল। এখানে, গবেষকরা একটি নতুন রিডআউট এবং কন্ট্রোল স্কিম তৈরি করেছেন যা একই অক্জিলিয়ারী রেজোনেটর ব্যবহার করে যা বিড়াল কুবিটের জন্য দুই-ফোটন স্থিতিশীলকরণ প্রক্রিয়া সরবরাহ করে। এই স্কিমের অংশ হিসাবে, তারা একটি তথাকথিত হলোনমিক গেট প্রয়োগ করেছে যা কোয়ান্টাম অবস্থার সমতাকে অনুরণনে ফোটনের সংখ্যায় রূপান্তরিত করে। ফোটন সংখ্যা সমতা হল বিড়াল কিউবিটের একটি বৈশিষ্ট্যগত বৈশিষ্ট্য: দুটি সুসংগত অবস্থার একটি সমান সুপারপজিশনে জোড় ফোটন সংখ্যার শুধুমাত্র সুপারপজিশন থাকে, যেখানে একই সুপারপজিশন কিন্তু একটি বিয়োগ চিহ্ন সহ বিজোড় ফোটন সংখ্যার শুধুমাত্র সুপারপজিশন থাকে। প্যারিটি তাই কোয়ান্টাম সিস্টেম কোন অবস্থায় আছে সে সম্পর্কে তথ্য প্রদান করে।

বিড়াল qubits এর স্থিতিশীলতা পুনরায় নকশা

অ্যালিস এবং বব দল কোয়ান্টাম সুপারপজিশন স্টেটগুলি প্রস্তুত এবং চিত্রিত করেছে যখন এই সুপারপজিশনগুলির ফেজ নিয়ন্ত্রণ করে এবং 10 সেকেন্ডেরও বেশি একটি বিট-ফ্লিপ টাইম এবং 490 এনএস-এর বেশি একটি ফেজ-ফ্লিপ সময় বজায় রাখে। বিড়াল কিউবিট-এর উপর ভিত্তি করে একটি বৃহৎ-স্কেল ত্রুটি-সংশোধন করা কোয়ান্টাম কম্পিউটারকে সম্পূর্ণরূপে উপলব্ধি করার জন্য, তবে, শুধুমাত্র ভাল নিয়ন্ত্রণ এবং দ্রুত রিডআউটের প্রয়োজন হবে না, তবে গণনা সম্পাদন করার জন্য বিড়াল কিউবিট দীর্ঘ সময়ের জন্য স্থিতিশীল থাকে তা নিশ্চিত করার একটি উপায়ও প্রয়োজন। অ্যালিস অ্যান্ড বব এবং ইএনএস ডি লিয়নের গবেষকরা এই গুরুত্বপূর্ণ এবং চ্যালেঞ্জিং কাজটি সম্বোধন করেছেন দ্বিতীয় অধ্যয়ন.

একটি স্থিতিশীল বিড়াল কিউবিট উপলব্ধি করার জন্য, সিস্টেমটিকে একটি দুই-ফোটন প্রক্রিয়া দ্বারা চালিত করা যেতে পারে যা একবারে দুটি ফোটন ছড়িয়ে দেওয়ার সময় জোড়া ফোটন ইনজেক্ট করে। এটি সাধারণত বিড়াল কিউবিটকে একটি অক্জিলিয়ারী রেজোনেটরের সাথে সংযুক্ত করে এবং একটি অ্যাসিমেট্রিকলি-থ্রেডেড-স্কুইড (ATS) নামক একটি উপাদানকে সুনির্দিষ্টভাবে সুরক্ষিত মাইক্রোওয়েভ ডাল দিয়ে পাম্প করে করা হয়।. এই পদ্ধতিটি, তবে, তাপ তৈরি করা, অবাঞ্ছিত প্রক্রিয়াগুলির সক্রিয়করণ এবং বিশাল মাইক্রোওয়েভ ইলেকট্রনিক্সের প্রয়োজনীয়তার মতো উল্লেখযোগ্য ত্রুটিগুলি তৈরি করে।

এই সমস্যাগুলি প্রশমিত করার জন্য, গবেষকরা দুই-ফটোন অপসারণ প্রক্রিয়াটিকে পুনরায় ডিজাইন করেছেন যাতে এটির জন্য এই ধরনের অতিরিক্ত পাম্পের প্রয়োজন হয় না। একটি ATS-এর পরিবর্তে, তারা একাধিক জোসেফসন জংশন সমন্বিত একটি ননলিনিয়ার এলিমেন্টের মাধ্যমে একটি ক্ষতিকর সহায়ক মোডে একটি সুপারকন্ডাক্টিং অসিলেটর মোডে ক্যাট কিউবিট প্রয়োগ করেছে। জোসেফসন উপাদানটি একটি "মিক্সার" হিসাবে কাজ করে যা সাহায্যকারী অনুরণনে একটি ফোটনের সাথে দুটি বিড়াল কিউবিট ফোটনের শক্তির সাথে মিলিত হওয়া সম্ভব করে। ফলস্বরূপ, এই তথাকথিত অটোপ্যারামেট্রিক প্রক্রিয়ায়, বিড়াল কিউবিট অনুরণনে ফোটনের জোড়া কোনো অতিরিক্ত মাইক্রোওয়েভ পাম্পের প্রয়োজন ছাড়াই বাফার মোডের একক ফোটনে রূপান্তরিত হয়।

একটি প্রতিসাম্য কাঠামোর সাথে একটি সুপারকন্ডাক্টিং সার্কিট ডিজাইন করে, দলটি একই জোসেফসন উপাদানের মাধ্যমে একটি নিম্ন-মানের একটির সাথে একটি উচ্চ-মানের অনুরণক জোড়া দিতে সক্ষম হয়েছিল। তারা এর ফলে পূর্ববর্তী ফলাফলের তুলনায় 10 এর ফ্যাক্টর দ্বারা দুই-ফোটন অপসারণের হার বৃদ্ধি করেছে, একটি বিট-ফ্লিপ সময় এক সেকেন্ডের কাছাকাছি - এই ক্ষেত্রে ট্রান্সমন দ্বারা সীমাবদ্ধ। দ্রুত কিউবিট ম্যানিপুলেশন এবং সংক্ষিপ্ত ত্রুটি সংশোধন চক্রের জন্য একটি উচ্চ দ্বি-ফোটন অপচয় হার প্রয়োজন। বিড়াল কিউবিটের পুনরাবৃত্তি কোডে অবশিষ্ট ফেজ-ফ্লিপ ত্রুটিগুলি সংশোধন করার জন্য এগুলি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

বিড়াল qubits সঙ্গে ভবিষ্যতে অ্যাপ্লিকেশন

গেরহার্ড কির্চমায়ার, অস্ট্রিয়ার ইনসব্রুকের ইনস্টিটিউট অফ কোয়ান্টাম অপটিক্স এবং কোয়ান্টাম ইনফরমেশনের একজন পদার্থবিদ, যিনি উভয় গবেষণায় জড়িত ছিলেন না, বলেছেন যে উভয় কাজই সম্পূর্ণ ত্রুটি-সংশোধিত কিউবিট উপলব্ধির দিকে গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপগুলি বর্ণনা করে। "এগুলি সম্পূর্ণ ত্রুটি সংশোধনের জন্য পরবর্তী পদক্ষেপ," Kirchmair বলেছেন। "তারা স্পষ্টভাবে প্রদর্শন করে যে এই সিস্টেমগুলিতে বিট ফ্লিপগুলির বিরুদ্ধে সূচকীয় সুরক্ষা অর্জন করা সম্ভব, যা দেখায় যে এই পদ্ধতিটি সম্পূর্ণ কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন উপলব্ধি করতে কার্যকর।"

গবেষকরা স্বীকার করেছেন যে উল্লেখযোগ্য বাধা রয়ে গেছে। কারণ হলোনমিক গেট প্রোটোকল ব্যবহার করে রিডআউটের নির্ভুলতা বরং সীমিত ছিল, তারা এটিকে উন্নত করার উপায় খুঁজে পেতে চায়। একাধিক ক্যাট কিউবিট জড়িত গেট প্রদর্শন করা এবং অন্তর্নিহিত বিট-ফ্লিপ সুরক্ষা অবশিষ্ট আছে কিনা তা পরীক্ষা করা আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ হবে। তদ্ব্যতীত, ফোটনের জোড়া বিনিময়ের জন্য নতুন অটোপ্যারামেট্রিক ডিভাইস সেটআপের সাথে, অ্যালিস এবং ববের সহ-প্রতিষ্ঠাতা রাফায়েল লেস্কান শুধুমাত্র দুটির পরিবর্তে চারটি ভিন্ন সুসঙ্গত অবস্থা ব্যবহার করে একটি বিড়াল কিউবিটকে স্থিতিশীল করতে সক্ষম হবেন বলে আশা করছেন। "আমাদের লক্ষ্য হল একটি চার-উপাদানের ক্যাট-কুবিটকে স্থিতিশীল করতে অভূতপূর্ব ননলাইনার কাপলিং শক্তি ব্যবহার করা, যা অফার করবে সিটি ইন বিট-ফ্লিপ ত্রুটি সুরক্ষা সহ ফেজ-ফ্লিপ ত্রুটি সুরক্ষা,” লেস্কান বলেছেন।

কেন এলিস এবং বব বিড়াল কুবিট তৈরি করছে, IOP নেট-জিরো টার্গেটে পদক্ষেপ নেওয়ার আহ্বান জানিয়েছে

Kirchmair বিশ্বাস করে যে এই ফলাফলগুলি এই ভারী শব্দ-পক্ষপাতমূলক কিউবিটগুলির উপর নির্ভর করে আরও বিস্তৃত ত্রুটি সংশোধন স্কিমগুলির জন্য পথ তৈরি করে, যেখানে বিট-ফ্লিপ রেট অবশিষ্ট ফেজ ফ্লিপ রেট থেকে অনেক কম। "পরবর্তী পদক্ষেপগুলি ফেজ ফ্লিপগুলির জন্যও সংশোধন করার জন্য এই সিস্টেমটিকে স্কেল করা হবে এইভাবে একটি সম্পূর্ণ ত্রুটি-সংশোধিত কিউবিট উপলব্ধি করা হবে," Kirchmair বলে ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড. "একটি সিস্টেমে উভয় পদ্ধতিকে একত্রিত করার কল্পনাও করতে পারে উভয় ফলাফলের সর্বোত্তম করতে এবং বিট ফ্লিপ সময়কে আরও উন্নত করতে।"

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/cat-qubits-reach-a-new-level-of-stability/