নতুন চিপ আর্কিটেকচার সুপারকন্ডাক্টিং কিউবিট অ্যারেগুলিকে স্কেল করার জন্য আশার প্রস্তাব দেয় - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের বিজ্ঞানীরা একটি উদ্ভাবনী নতুন কোয়ান্টাম চিপ আর্কিটেকচার প্রবর্তন করেছেন যা সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম বিট (কুবিট) সার্কিট নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত সংকেতগুলির কারণে সৃষ্ট ব্যাঘাতকে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে। দ্বারা চালিত চুয়ান হং লিউ এবং রবার্ট ম্যাকডারমট উইসকনসিন বিশ্ববিদ্যালয়ের, টীম দেখায় যে নতুন মাল্টিচিপ মডিউল (MCM) একই নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা ব্যবহার করা আগের ডিজাইনের তুলনায় প্রায় 10 এর ফ্যাক্টর দ্বারা গেট ত্রুটি হ্রাস করে, যা এটিকে আদর্শ প্রযুক্তির একটি কার্যকর প্রতিযোগী করে তোলে।

অনেক ভৌত সিস্টেমের গবেষকরা একটি স্কেলযোগ্য কোয়ান্টাম কম্পিউটারের জন্য সম্ভাব্য "বিল্ডিং ব্লক" হিসাবে অন্বেষণ করছেন, সুপারকন্ডাক্টিং কিউবিটটি তার উচ্চ সংগতি সময় (কোয়ান্টাম অবস্থায় কতক্ষণ থাকে তার একটি পরিমাপ) এবং বিশ্বস্ততা (একটি পরিমাপ) এর কারণে দাঁড়িয়েছে। এর অপারেশনগুলি কতটা ত্রুটিমুক্ত)। কিন্তু সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম কম্পিউটিং যতটা শক্তিশালী হতে পারে, তার পূর্ণ সম্ভাবনা আনলক করতে 1 মিলিয়নেরও বেশি ফিজিক্যাল কিউবিট লাগবে। এটি একটি চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে, কারণ সুপারকন্ডাক্টিং কিউবিট সিস্টেমটি কাজ করার জন্য ভারী ক্রায়োজেনিক কুলার এবং অত্যাধুনিক মাইক্রোওয়েভ নিয়ন্ত্রণ যন্ত্রের দাবি করে।

এই নিয়ন্ত্রণ যন্ত্রটিকে সরল করার একটি উপায় হল মাইক্রোওয়েভের পরিবর্তে চৌম্বক ক্ষেত্রের ক্ষুদ্রতম একক - ফ্লাক্স কোয়ান্টা - ব্যবহার করে কিউবিটগুলি নিয়ন্ত্রণ করা। এই একক ফ্লাক্স কোয়ান্টাম (SFQ) ডিজিটাল লজিক প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে কোয়ান্টাম গেটগুলি, যেমনটি পরিচিত, কোয়ান্টাইজড ফ্লাক্স ডালগুলির একটি ক্রম ব্যবহার করে একটি ইন্টার-পালস টাইমিং সহ কিউবিটের দোলন সময়কালের সাথে সঠিকভাবে ক্রমাঙ্কিত। এই পদ্ধতিটি শক্তি সাশ্রয়ী, কমপ্যাক্ট এবং উচ্চ-গতির ক্রিয়াকলাপে সক্ষম, এটি মাল্টিকুবিট সার্কিটে একীকরণের জন্য একটি আদর্শ প্রার্থী করে তোলে।

একটি বিষাক্ত সমস্যা

সমস্যা হল যে SFQ সার্কিটটি অবশ্যই কিউবিটগুলির কাছাকাছি স্থাপন করা উচিত, যা অনিবার্যভাবে পালস জেনারেশনের সময় কোয়াসিপার্টিকেল বিষক্রিয়া নামক একটি ঘটনার দিকে নিয়ে যায়। এই কোয়াসিপার্টিকেল বিষক্রিয়া সুপারকন্ডাক্টিং সার্কিটে অবাঞ্ছিত শিথিলতা, উত্তেজনা এবং ব্যাঘাত ঘটায়, কিউবিটের জীবনকাল হ্রাস করে।

এই চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করার জন্য, লিউ এবং সহকর্মীরা এমসিএম আর্কিটেকচার গ্রহণ করেছিলেন। এই সেটআপে, SFQ ড্রাইভার এবং qubit সার্কিটগুলি পৃথক চিপগুলিতে থাকে। এই চিপগুলি একে অপরের উপরে একটি 6.4 মাইক্রোমিটার ব্যবধান সহ স্ট্যাক করা হয় এবং ইন-বাম্প নামে পরিচিত আন্তঃসংযোগ ব্যবহার করে একসাথে বন্ধন করা হয়। দুটি চিপের মধ্যে শারীরিক বিচ্ছেদ বিভিন্ন সুবিধা দেয়। এটি প্রধানত একটি বাধা হিসাবে কাজ করে, কোয়াসিপার্টিকেলগুলিকে সরাসরি SFQ ড্রাইভার থেকে কিউবিটে ছড়িয়ে যেতে বাধা দেয়। অতিরিক্তভাবে, এটি ব্যাঘাতের আরেকটি উত্স - ফোনন, যা পারমাণবিক বা আণবিক কম্পন -কে উপাদানের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করা থেকে বাধা দেয়, কারণ ইন-বাম্প বন্ডগুলি তাদের বংশবিস্তারে এক ধরণের প্রতিরোধের প্রস্তাব দেয়। এই প্রতিরোধের জন্য ধন্যবাদ, এই কম্পনগুলি কার্যকরভাবে বিক্ষিপ্ত হয় এবং কিউবিট চিপে পৌঁছাতে বাধা দেয়।

মাত্রার উন্নতির ক্রম

একটি অন-চিপ ডিজাইন ব্যবহার করে SFQ ডিজিটাল লজিকের প্রাথমিক পরীক্ষায়, গড় কিউবিট গেট ত্রুটি ছিল 9.1%। MCM-কে ধন্যবাদ, Liu এবং McDermott-এর দল এটিকে 1.2%-এ নামিয়ে এনেছে - প্রায় মাত্রার উন্নতির আদেশ।

আমার প্রিয় কিউবিট: কোয়ান্টাম সিমুলেশন এবং সুপারকন্ডাক্টিং কিউবিট সহ গণনা

ভবিষ্যতের উদ্দেশ্য হিসেবে, উইসকনসিন গবেষকরা এবং সিরাকিউজ ইউনিভার্সিটি, ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ স্ট্যান্ডার্ডস অ্যান্ড টেকনোলজি, কলোরাডো ইউনিভার্সিটি এবং লরেন্স লিভারমোর ন্যাশনাল ল্যাবরেটরিতে তাদের সহকর্মীরা কোয়াসিপার্টিকেল বিষক্রিয়ার উত্সকে আরও কমানোর লক্ষ্য রেখেছেন। অন্যান্য উপযুক্ত ডিজাইন নিয়ে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করে এবং SFQ পালস ট্রেনগুলিকে আরও অপ্টিমাইজ করে, দলটি বলে যে গেটের ত্রুটিগুলি 0.1% বা এমনকি 0.01% পর্যন্ত কমিয়ে আনা সম্ভব হতে পারে, যা SFQ কে সুপারকন্ডাক্টিং কিউবিট এবং আনলক করার ক্ষেত্রে স্কেলেবিলিটি অর্জনের দিকে একটি প্রতিশ্রুতিশীল পথ তৈরি করে। ফল্ট-সহনশীল কোয়ান্টাম কম্পিউটারের সূচকীয় কম্পিউটিং শক্তি।

গবেষণাটি প্রকাশিত হয় PRX কোয়ান্টাম.

• 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/new-chip-architecture-offers-hope-for-scaling-up-superconducting-qubit-arrays/