तरल क्रिस्टल में टोपोलॉजिकल दोष गणितीय रूप से क्वांटम बिट्स के अनुरूप होते हैं, अमेरिका में शोधकर्ताओं ने सैद्धांतिक रूप से दिखाया है। यदि इस सिद्धांत पर आधारित प्रणाली को व्यवहार में लागू किया जा सकता है, तो क्वांटम कंप्यूटर के कई लाभों को शास्त्रीय सर्किट में महसूस किया जा सकता है - व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटर विकसित करने की कोशिश करने वालों के सामने आने वाली काफी चुनौतियों से बचना।
नेमैटिक लिक्विड क्रिस्टल रॉड के आकार के अणु होते हैं जो एक दूसरे के साथ पंक्तिबद्ध होते हैं और जिनके संरेखण में विद्युत क्षेत्रों द्वारा हेरफेर किया जा सकता है। उनका उपयोग डिस्प्ले सिस्टम में किया जाता है जो मोबाइल फोन, घड़ियों और अन्य इलेक्ट्रॉनिक गैजेट्स में व्यापक रूप से पाए जाते हैं। टोपोलॉजिकल दोष नेमैटिक लिक्विड क्रिस्टल में होते हैं जहां संरेखण बदल जाता है। क्वांटम दुनिया के लिए इन प्रणालियों की समानता कुछ समय के लिए जानी जाती है। 1991 में, पियरे-गाइल्स डे गेनेस भौतिकी के लिए नोबेल पुरस्कार जीता, इस अहसास के लिए कि सुपरकंडक्टर्स के भौतिकी को लिक्विड क्रिस्टल में दोषों पर भी लागू किया जा सकता है।
अब, अनुप्रयुक्त गणितज्ञ iga Kos and जोर्न डंकेलि मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी ने देखा है कि क्या नेमैटिक लिक्विड क्रिस्टल एक उपन्यास कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म के रूप में उपयोगी साबित हो सकते हैं।
उच्च आयामी राज्य स्थान
डंकल कहते हैं, "हम सभी डिजिटल कंप्यूटर जानते हैं और उनका उपयोग करते हैं, और बहुत लंबे समय से लोग जानते हैं कि लोग तरल-आधारित कंप्यूटर या क्वांटम सिस्टम जैसी वैकल्पिक रणनीतियों के बारे में बात कर रहे हैं, जिनमें उच्च आयामी राज्य स्थान है ताकि आप अधिक जानकारी संग्रहीत कर सकें।" "लेकिन फिर सवाल यह है कि इसे कैसे एक्सेस किया जाए और इसे कैसे हेरफेर किया जाए।"
Google और IBM ने सुपरकंडक्टिंग क्वांटम बिट्स (qubits) का उपयोग करके क्वांटम कंप्यूटरों का निर्माण किया है, जिन्हें विघटन को रोकने के लिए क्रायोजेनिक तापमान की आवश्यकता होती है, जबकि हनीवेल और IonQ ने फंसे हुए आयनों का उपयोग किया है, जिन्हें विद्युत जाल में आयनों के बीच गेट संचालन करने के लिए अल्ट्रा-स्थिर लेजर की आवश्यकता होती है। दोनों ने उल्लेखनीय प्रगति की है, और अन्य प्रोटोकॉल जैसे कि न्यूट्रल एटम क्वैबिट विकास के शुरुआती चरणों में हैं। हालाँकि, ये सभी अत्यधिक विशिष्ट, नाजुक प्रोटोकॉल को नियोजित करते हैं जो लिक्विड क्रिस्टल सिस्टम में लागू नहीं होते हैं।
अपने नए काम में, शोधकर्ता यह प्रदर्शित करते हैं कि, हालांकि भौतिकी अलग है, एक लिक्विड क्रिस्टल में एक टोपोलॉजिकल दोष के व्यवहार और एक क्वबिट के व्यवहार के बीच एक गणितीय सादृश्य बना सकता है। इसलिए सैद्धांतिक रूप से इन "एन-बिट्स" (नेमैटिक बिट्स) का इलाज करना संभव है, जैसा कि शोधकर्ताओं ने उन्हें बुलाया है, जैसे कि वे क्विबिट थे - और क्वांटम कंप्यूटिंग एल्गोरिदम को निष्पादित करने के लिए उनका उपयोग करने के लिए, भले ही उनके व्यवहार को नियंत्रित करने वाली वास्तविक भौतिकी हो सकती है शास्त्रीय रूप से समझाया जा सकता है।
शास्त्रीय कंप्यूटिंग से परे
या कम से कम, यही योजना है। शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि सिंगल एन-बिट्स को बिल्कुल सिंगल क्वैबिट्स की तरह व्यवहार करना चाहिए, और इसलिए सिंगल एन-बिट गेट्स सैद्धांतिक रूप से सिंगल क्वेट गेट्स के बराबर थे: "क्वांटम कंप्यूटिंग में अन्य गेट्स हैं जो मल्टीपल क्वैबिट्स पर काम करते हैं," डंकल बताते हैं, " और ये सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए आवश्यक हैं। ये कुछ ऐसी चीजें हैं जो इस समय हमारे पास लिक्विड क्रिस्टल गेट्स के लिए नहीं हैं।" फिर भी, डंकल कहते हैं, "हम ऐसे काम कर सकते हैं जो शास्त्रीय कंप्यूटिंग से परे हैं।"
सादृश्य वास्तव में कितना करीब है, यह पता लगाने के लिए शोधकर्ता कई क्वैबिट और मल्टीपल एन-बिट्स के बीच गणितीय मानचित्रण की बेहतर समझ हासिल करने की उम्मीद में अपने सैद्धांतिक काम को जारी रख रहे हैं। वे नरम पदार्थ भौतिकविदों के साथ भी काम कर रहे हैं जो प्रयोगशाला में द्वार बनाने का प्रयास कर रहे हैं। "हमें उम्मीद है कि अगले एक या दो वर्षों में ऐसा होगा," डंकल कहते हैं।
डंकेल और कोस ने एक पेपर में अपने अध्ययन का वर्णन किया है विज्ञान अग्रिम. सैद्धांतिक और कम्प्यूटेशनल भौतिक विज्ञानी डेनियल बेलर यू.एस. में जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय से सावधानीपूर्वक प्रभावित है: "मुझे वास्तव में यह पेपर पसंद है," वे कहते हैं; "मुझे लगता है कि यह संभावित रूप से बहुत महत्वपूर्ण है।" वह उन दावों को नोट करता है जो क्वांटम कंप्यूटरों की क्षमताओं के लिए बहुत अधिक संसाधनों का उपयोग करके एल्गोरिदम चलाने के लिए उन्नत किए गए हैं या उन्हें शास्त्रीय कंप्यूटर पर व्यवहार्य बनाने के लिए बहुत लंबा है और कहते हैं कि "यह काम प्रस्तावित करता है कि वे अवधारणाएं परीक्षण योग्य हो सकती हैं और वे कम्प्यूटेशनल एक ऐसी प्रणाली में प्राप्त करने योग्य स्पीडअप जो बहुत ठंडे तापमान पर निर्भर नहीं करता है या क्वांटम डीकोहेरेंस को रोकता है"। वह कहते हैं, "यह एक महान सैद्धांतिक और कम्प्यूटेशनल प्रदर्शन है, क्योंकि भौतिकी दिल में एक प्रयोगात्मक विज्ञान है, इसे प्रयोग द्वारा जांचा जाना चाहिए।" उदाहरण के लिए, वह चेतावनी देता है कि मॉडल में प्रयुक्त कुछ मान्यताओं को साकार करना, जैसे कि दोष स्थिर रहते हैं, जबकि लिक्विड क्रिस्टल उनके चारों ओर बहता है, इसके लिए "प्रयोगों में कुछ डिज़ाइन विचारों" की आवश्यकता होगी।
