থ্রি-কিউবিট কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্ম ইলেক্ট্রন স্পিন থেকে তৈরি করা হয়েছে - ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড

একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্ম যা একাধিক স্পিন-ভিত্তিক কোয়ান্টাম বিট (কুবিট) এর একযোগে অপারেশন করতে সক্ষম দক্ষিণ কোরিয়ার গবেষকরা তৈরি করেছেন। ডিজাইন করেছেন ইউজেং বে, সু-হিয়ন ফার্ক, আন্দ্রেয়াস হেনরিখ এবং সিউলের ইনস্টিটিউট ফর বেসিক সায়েন্সের সহকর্মীরা, সিস্টেমটি স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপ (STM) ব্যবহার করে পরমাণু-বাই-পরমাণু একত্রিত করা হয়।

যদিও ভবিষ্যতের কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি নির্দিষ্ট কাজে প্রচলিত কম্পিউটারগুলিকে ছাড়িয়ে যেতে সক্ষম হওয়া উচিত, আজকের নবজাত কোয়ান্টাম প্রসেসরগুলি এখনও ব্যবহারিক গণনা করার জন্য খুব ছোট এবং গোলমালপূর্ণ। কার্যকরী কিউবিট প্ল্যাটফর্ম তৈরি করতে আরও অনেক কিছু করতে হবে যা কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিকে কার্যকর হওয়ার জন্য যথেষ্ট সময় ধরে তথ্য ধরে রাখতে পারে।

কিউবিট ইতিমধ্যেই সুপারকম্পিউটিং সার্কিট এবং আটকে পড়া আয়ন সহ বিভিন্ন প্রযুক্তি ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছে। কিছু পদার্থবিজ্ঞানী পৃথক ইলেক্ট্রনের স্পিন ব্যবহার করে কিউবিট তৈরি করতে আগ্রহী - কিন্তু এই জাতীয় কিউবিটগুলি তাদের কিছু অংশের মতো উন্নত নয়। যাইহোক, তার মানে এই নয় যে স্পিন-ভিত্তিক কিউবিটগুলি রানের বাইরে।

"এই মুহুর্তে, কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের জন্য বিদ্যমান সমস্ত প্ল্যাটফর্মের প্রধান ত্রুটি রয়েছে, তাই নতুন পদ্ধতির তদন্ত করা অপরিহার্য," হেনরিচ ব্যাখ্যা করেন।

সুনির্দিষ্ট সমাবেশ

একটি কার্যকরী স্পিন-ভিত্তিক প্রসেসর তৈরি করতে, কিউবিটগুলিকে অবিকল একত্রিত করতে হবে, একত্রে নির্ভরযোগ্যভাবে একত্রিত করতে হবে এবং একটি কোয়ান্টাম-সুসঙ্গত পদ্ধতিতে পরিচালনা করতে হবে, সমস্ত একই প্ল্যাটফর্মে। এটি এমন কিছু যা এখন পর্যন্ত গবেষকদের এড়িয়ে গেছে - সিউল-ভিত্তিক দল অনুসারে।

গবেষকরা একটি STM এর সাহায্যে তাদের মাল্টি-কুবিট প্ল্যাটফর্ম তৈরি করেছেন, যা পারমাণবিক স্কেলগুলিতে ইমেজিং এবং ম্যানিপুলেট করার একটি শক্তিশালী হাতিয়ার। যখন একটি STM এর কন্ডাক্টিং টিপ একটি নমুনা পৃষ্ঠের খুব কাছাকাছি আনা হয়, তখন ইলেকট্রনগুলি টিপ এবং নমুনা পৃষ্ঠের মধ্যে কোয়ান্টাম-যান্ত্রিকভাবে টানেল করতে সক্ষম হয়।

যেহেতু টানেলিংয়ের সম্ভাবনা দৃঢ়ভাবে টিপ এবং পৃষ্ঠের মধ্যে দূরত্বের উপর নির্ভর করে, তাই একটি STM এই টানেলিং ইলেক্ট্রনগুলির বর্তমান পরিমাপ করে নমুনার ন্যানোস্কেল টপোগ্রাফি ম্যাপ করতে পারে। পৃষ্ঠের পৃথক পরমাণুগুলিকেও ডগা দ্বারা প্রয়োগ করা ন্যানোস্কেল বাহিনী দ্বারা তাদের চারপাশে ঠেলে দিয়ে ম্যানিপুলেট এবং একত্রিত করা যেতে পারে।

হেনরিচের মতে এই ক্ষমতাগুলি ব্যবহার করে দলটি "পারমাণবিক স্কেল নির্ভুলতার সাথে প্রথম কিউবিট প্ল্যাটফর্ম প্রদর্শন করেছে"। "এটি পৃষ্ঠের ইলেক্ট্রন ঘূর্ণনের উপর ভিত্তি করে, যা একে অপরের থেকে পারমাণবিকভাবে সুনির্দিষ্ট দূরত্বে স্থাপন করা যেতে পারে।"

সেন্সর qubit

STM ব্যবহার করে, গবেষকরা ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড বিলেয়ার ফিল্মের আদিম পৃষ্ঠে তাদের সিস্টেমকে একত্রিত করেছেন। সিস্টেমটিতে একটি "সেন্সর" কিউবিট রয়েছে, যা একটি স্পিন-1/2 টাইটানিয়াম পরমাণু যা সরাসরি STM টিপের নীচে অবস্থিত। টিপটি লোহার পরমাণুতে প্রলিপ্ত, যার মানে এটি একটি স্থানীয় চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে (চিত্র দেখুন)।

টিপের উভয় পাশে একজোড়া "রিমোট" কিউবিট রয়েছে - এছাড়াও স্পিন-1/2 টাইটানিয়াম পরমাণু। এগুলি সেন্সর কিউবিট থেকে সুনির্দিষ্ট দূরত্বে স্থাপন করা হয়, সেই অঞ্চলের বাইরে যেখানে পরমাণুর মধ্যে ইলেক্ট্রন টানেলিং ঘটতে পারে।

সেন্সর কিউবিটের সাথে একযোগে দূরবর্তী কিউবিটগুলি নিয়ন্ত্রণ করতে, দলটি কাছাকাছি লোহার পরমাণু স্থাপন করে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করেছে। লোহার পরমাণুগুলি একক-পরমাণু চুম্বক হিসাবে আচরণ করে কারণ তাদের ঘূর্ণন শিথিলকরণের সময়গুলি পৃথক কিউবিটগুলির অপারেশন সময়ের চেয়ে অনেক বেশি।

এইভাবে, লোহার পরমাণু প্রতিটি দূরবর্তী কিউবিটের স্পিনগুলিকে সারিবদ্ধ করার জন্য একটি স্থির, স্থানীয় চৌম্বক ক্ষেত্র প্রদানের জন্য STM টিপের বিকল্প হিসাবে কাজ করে। সিস্টেমে রেডিও-ফ্রিকোয়েন্সি ডাল প্রয়োগ করার জন্য STM টিপ ব্যবহার করে কিউবিটগুলির স্পিন অবস্থার মধ্যে রূপান্তর করা হয় - একটি কৌশল যাকে বলা হয় ইলেক্ট্রন স্পিন রেজোন্যান্স।

সম্বোধন এবং কারসাজি

দলটি তাদের কিউবিটগুলিকে 0.4 K-এ শীতল করে, তারপর একটি বহিরাগত চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করে তাদের একই স্পিন অবস্থায় নিয়ে আসে এবং তাদের একত্রিত করে। পরবর্তীতে, সেন্সর কিউবিটের অবস্থা নির্ভরযোগ্যভাবে উভয় দূরবর্তী কিউবিটের অবস্থার উপর নির্ভর করে, কিন্তু তারপরও STM টিপ দ্বারা স্বতন্ত্রভাবে সম্বোধন এবং ম্যানিপুলেট করা যেতে পারে।

সামগ্রিক ফলাফলটি ছিল সম্পূর্ণ নতুন কিউবিট প্ল্যাটফর্ম যা একাধিক কিউবিটকে একসাথে পরিচালনা করার অনুমতি দিয়েছে। "আমাদের গবেষণায় ভাল কোয়ান্টাম সমন্বয় সহ একক কিউবিট, দুটি কিউবিট এবং তিনটি কিউবিট গেট অর্জন করেছে," হেনরিচ বলেছেন।

তিনি যোগ করেছেন যে, “প্ল্যাটফর্মটির সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে। পেশাদারদের ক্ষেত্রে, এটি পারমাণবিকভাবে সুনির্দিষ্ট এবং তাই সহজেই অনুলিপি করা যেতে পারে। ক্ষতির দিক থেকে, কোয়ান্টাম সমন্বয় ভাল তবে আরও উন্নত করা দরকার।"

যদি এই চ্যালেঞ্জগুলি অতিক্রম করা যায়, হেনরিক এবং সহকর্মীরা তাদের সিস্টেমের জন্য একটি উজ্জ্বল ভবিষ্যত দেখতে পান।

"আমরা বিশ্বাস করি যে এই পদ্ধতিটি তুলনামূলকভাবে সহজেই দশটি ইলেক্ট্রন কিউবিটে স্কেল করা যেতে পারে," হেনরিচ বলেছেন। "এই ইলেক্ট্রন স্পিনগুলিকে নিয়ন্ত্রণযোগ্যভাবে পারমাণবিক স্পিনগুলির সাথে সংযুক্ত করা যেতে পারে যা দক্ষ কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন সক্ষম করতে পারে এবং কোয়ান্টাম অপারেশনের জন্য উপলব্ধ হিলবার্ট স্থান বৃদ্ধি করতে পারে। আমরা এইমাত্র পৃষ্ঠটি স্ক্র্যাচ করেছি!

গবেষণায় বর্ণনা করা হয়েছে বিজ্ঞান.

• 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/three-qubit-computing-platform-is-made-from-electron-spins/