তরল স্ফটিকের টপোলজিকাল ত্রুটিগুলি গাণিতিকভাবে কোয়ান্টাম বিটের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের গবেষকরা তাত্ত্বিকভাবে দেখিয়েছেন। যদি এই নীতির উপর ভিত্তি করে একটি সিস্টেম বাস্তবে প্রয়োগ করা যেতে পারে, তাহলে কোয়ান্টাম কম্পিউটারের অনেক সুবিধা একটি ক্লাসিক্যাল সার্কিটে উপলব্ধি করা যেতে পারে - যারা ব্যবহারিক কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি বিকাশের চেষ্টা করছেন তাদের সামনে উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জগুলি এড়ানো।
নেম্যাটিক লিকুইড ক্রিস্টাল হল রড-আকৃতির অণু যা একে অপরের সাথে সারিবদ্ধ থাকে এবং যার প্রান্তিককরণ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দ্বারা ম্যানিপুলেট করা যায়। এগুলি ডিসপ্লে সিস্টেমে ব্যবহৃত হয় যা মোবাইল ফোন, ঘড়ি এবং অন্যান্য ইলেকট্রনিক গ্যাজেটে ব্যাপকভাবে পাওয়া যায়। টপোলজিকাল ত্রুটিগুলি নেম্যাটিক তরল স্ফটিকগুলিতে ঘটে যেখানে প্রান্তিককরণ পরিবর্তন হয়। কোয়ান্টাম জগতের সাথে এই সিস্টেমগুলির মিল কিছু সময়ের জন্য পরিচিত ছিল। 1991 সালে, জিন্সের পিয়েরে-গিলস তরল স্ফটিকের ত্রুটির ক্ষেত্রেও সুপারকন্ডাক্টরের পদার্থবিদ্যা প্রয়োগ করা যেতে পারে এই উপলব্ধির জন্য তিনি পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার জিতেছিলেন।
এখন, ফলিত গণিতবিদ Žiga Kos এবং জর্ন ডানকেল ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির নেম্যাটিক তরল স্ফটিক একটি অভিনব কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্ম হিসাবে কার্যকর হতে পারে কিনা তা দেখেছে।
উচ্চতর মাত্রিক রাষ্ট্র স্থান
"আমরা সবাই ডিজিটাল কম্পিউটার জানি এবং ব্যবহার করি, এবং অনেক দিন ধরেই মানুষ তরল-ভিত্তিক কম্পিউটার বা কোয়ান্টাম সিস্টেমের মত বিকল্প কৌশল সম্পর্কে কথা বলে আসছে যার উচ্চ মাত্রার স্টেট স্পেস রয়েছে যাতে আপনি আরও তথ্য সঞ্চয় করতে পারেন," ডাঙ্কেল বলেছেন। "কিন্তু তারপরে এটি কীভাবে অ্যাক্সেস করা যায় এবং কীভাবে এটি পরিচালনা করা যায় সেই প্রশ্ন রয়েছে।"
গুগল এবং আইবিএম সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম বিটস (কুবিট) ব্যবহার করে কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরি করেছে, যার ডিকোহেরেন্স প্রতিরোধের জন্য ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রা প্রয়োজন, যেখানে হানিওয়েল এবং আইওনকিউ আটকা পড়া আয়ন ব্যবহার করেছে, যার জন্য বৈদ্যুতিক ফাঁদে আয়নগুলির মধ্যে গেট অপারেশন করার জন্য অতি-স্থিতিশীল লেজারের প্রয়োজন। উভয়ই উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি করেছে, এবং অন্যান্য প্রোটোকল যেমন নিরপেক্ষ পরমাণু কিউবিটগুলি বিকাশের প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে। তবে এই সবগুলিই অত্যন্ত বিশেষায়িত, সূক্ষ্ম প্রোটোকল নিয়োগ করে যা তরল ক্রিস্টাল সিস্টেমে প্রয়োগ করা হয় না।
তাদের নতুন কাজে, গবেষকরা দেখান যে, যদিও পদার্থবিদ্যা ভিন্ন, কেউ একটি তরল স্ফটিকের একটি টপোলজিকাল ত্রুটির আচরণ এবং একটি কিউবিটের আচরণের মধ্যে একটি গাণিতিক সাদৃশ্য আঁকতে পারে। তাই তাত্ত্বিকভাবে এই "এন-বিটস" (নেমেটিক বিট) গুলিকে চিকিত্সা করা সম্ভব, যেমন গবেষকরা তাদের বলেছেন, যেন তারা কিউবিট - এবং কোয়ান্টাম কম্পিউটিং অ্যালগরিদমগুলি চালানোর জন্য তাদের ব্যবহার করা, যদিও প্রকৃত পদার্থবিদ্যা তাদের আচরণকে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে শাস্ত্রীয়ভাবে ব্যাখ্যা করা হবে।
ক্লাসিক্যাল কম্পিউটিং এর বাইরে
বা অন্তত, যে পরিকল্পনা. গবেষকরা দেখিয়েছেন যে একক এন-বিটগুলিকে একক কিউবিটের মতো আচরণ করা উচিত, এবং সেইজন্য একক এন-বিট গেটগুলি তাত্ত্বিকভাবে একক কিউবিট গেটের সমতুল্য: "কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ে অন্যান্য গেট রয়েছে যা একাধিক কিউবিটগুলিতে কাজ করে," ডানকেল ব্যাখ্যা করেন, " এবং এই সার্বজনীন কোয়ান্টাম কম্পিউটিং জন্য প্রয়োজন. তরল স্ফটিক গেটগুলির জন্য এই মুহূর্তে আমাদের কাছে কিছু নেই।" তবুও, ডানকেল বলেছেন, "আমরা এমন কিছু করতে পারি যা ক্লাসিক্যাল কম্পিউটিং এর বাইরে যায়।"
সাদৃশ্যটি আসলে কতটা কাছাকাছি তা নিশ্চিত করার জন্য গবেষকরা একাধিক কিউবিট এবং একাধিক এন-বিটের মধ্যে গাণিতিক ম্যাপিং সম্পর্কে আরও ভাল বোঝার আশায় তাদের তাত্ত্বিক কাজ চালিয়ে যাচ্ছেন। তারা নরম পদার্থের পদার্থবিদদের সাথেও কাজ করছে যারা পরীক্ষাগারে গেট তৈরি করার চেষ্টা করছে। "আমরা আশা করি এটি আগামী এক বা দুই বছরে ঘটবে," ডানকেল বলেছেন।
ডানকেল এবং কস তাদের গবেষণার বর্ণনা দিয়েছেন একটি গবেষণাপত্রে বিজ্ঞান অগ্রগতি. তাত্ত্বিক এবং গণনামূলক পদার্থবিদ ড্যানিয়েল বেলার মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের জনস হপকিন্স ইউনিভার্সিটি সতর্কতার সাথে প্রভাবিত: "আমি সত্যিই এই কাগজটি পছন্দ করি," তিনি বলেছেন; "আমি মনে করি এটি সম্ভাব্য খুব তাৎপর্যপূর্ণ।" তিনি উল্লেখ করেন যে কোয়ান্টাম কম্পিউটারের ক্ষমতার জন্য অনেক বেশি রিসোর্স ব্যবহার করে অ্যালগরিদম চালানোর ক্ষমতার জন্য উন্নত করা হয়েছে বা ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারে সেগুলোকে সম্ভবপর করার জন্য অনেক বেশি দীর্ঘ এবং বলেছেন যে "এই কাজটি প্রস্তাব করে যে সেই ধারণাগুলি পরীক্ষাযোগ্য হতে পারে এবং সেগুলি গণনাযোগ্য হতে পারে। একটি সিস্টেমে অর্জনযোগ্য গতি যা খুব ঠান্ডা তাপমাত্রা বা কোয়ান্টাম ডিকোহেরেন্স প্রতিরোধের উপর নির্ভর করে না”। তিনি যোগ করেছেন "এটি একটি দুর্দান্ত তাত্ত্বিক এবং গণনামূলক প্রদর্শন যা, কারণ পদার্থবিদ্যা একটি পরীক্ষামূলক বিজ্ঞানের হৃদয়ে, পরবর্তীতে পরীক্ষা দ্বারা পরীক্ষা করা উচিত।" তিনি সতর্ক করেছেন, উদাহরণস্বরূপ, মডেলটিতে ব্যবহৃত কিছু অনুমানগুলি উপলব্ধি করার জন্য, যেমন তরল স্ফটিকগুলি চারপাশে প্রবাহিত হওয়ার সময় ত্রুটিগুলি স্থির থাকে তার জন্য "পরীক্ষায় কিছু নকশা বিবেচনার" প্রয়োজন হবে।
