فرمیلاب کے ایس کیو ایم ایس سینٹر نے 'کوانٹم پزل' کے تمام پہلوؤں کو ایڈریس کیا

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

فالونگ: 0

یو ایس سپر کنڈکٹنگ کوانٹم میٹریلز اینڈ سسٹمز (SQMS) سنٹر کوانٹم کمپیوٹنگ اور کوانٹم سینسنگ کی عملی ایپلی کیشنز کو سمجھنے کے لیے فرمیلاب میں پیش کردہ ٹیکنالوجیز کو فعال کرنے کے ایک پورٹ فولیو پر تعمیر کر رہا ہے۔ ایس کیو ایم ایس ڈائریکٹر انا گراسیلینو Joe McEntee کو بتاتا ہے کہ قومی لیبارٹری فریم ورک کے اندر کراس ڈسپلنری تعاون کامیابی کے لیے بنیادی کیوں ہے

انا گراسیلینو جلد بازی میں ماہر طبیعیات ہیں۔ 125 ملین ڈالر کے کوانٹم سائنس پروگرام کی رہنما کے طور پر، اس کا مقصد ایک ایسا R&D روڈ میپ نافذ کرنا ہے جو اگلی نسل کے کوانٹم کمپیوٹرز کے لیے سپر کنڈکٹنگ مواد اور آلات کی ترقی کے ذریعے امریکی ٹیک انڈسٹری کے لیے اربوں ڈالر کا ہو سکتا ہے۔

RF سپر کنڈکٹیویٹی کے ماہر، گراسیلینو فرمی نیشنل ایکسلریٹر لیبارٹری میں سپر کنڈکٹنگ کوانٹم میٹریلز اینڈ سسٹمز (SQMS) سنٹر کے ڈائریکٹر ہیں، جو شکاگو، الینوائے کے مضافات میں امریکہ کی معروف پارٹیکل فزکس سہولت ہے۔ اپنے ابتدائی پانچ سالہ پروگرام (25-2020) کے ذریعے $25ma سال کی مالی اعانت پر، SQMS امریکی محکمہ توانائی (DOE) کے نیشنل لیبارٹری سسٹم کے اندر کوانٹم انفارمیشن سائنس پر مرکوز پانچ تحقیقی مراکز میں سے ایک ہے (دیکھیں "The DOE آفس آف سائنس: کوانٹم پر بڑی شرط لگانا"، نیچے)۔

DOE اور SQMS اینڈ گیم: سائنسی، صنعتی اور تجارتی اپنانے کی صلاحیت کے ساتھ عملی کوانٹم کمپیوٹرز اور کوانٹم سینسرز کو تیار اور تعینات کرنا۔

تعاون کو ترجیح دینا

اس مقصد کی طرف، SQMS 500 پارٹنر اداروں کے 30 سے زیادہ سائنسدانوں اور انجینئرز کا کثیر الشعبہ تعاون اکٹھا کرتا ہے - قومی لیبز، یونیورسٹیاں اور امریکہ اور اس سے باہر کے کاروبار - گراسیلینو کے مطابق، "کوانٹم پزل کے تمام ٹکڑوں" کو حل کرنے کے لیے۔ اپلائیڈ اور تھیوریٹیکل سپر کنڈکٹیویٹی، کمپیوٹیشنل سائنس، ہائی انرجی اور کنڈینسڈ میٹر فزکس، کرائیوجینک، مائیکرو ویو ڈیوائسز اور کنٹرول انجینئرنگ کے بارے میں سوچیں - ان تمام اجتماعی کوششوں کے ساتھ کوانٹم سائنس اور ٹیکنالوجی کے ترجمے اور اطلاق کی طرف مکمل طور پر منسلک ہے۔

ان انتہائی مربوط کوبٹس کے ساتھ، زیادہ پیچیدہ کوانٹم کمپیوٹنگ آپریشنز بالآخر ممکن ہو جائیں گے۔

انا گراسیلینو

ایس کیو ایم ایس کے محققین کو جو بنیادی مسئلہ درپیش ہے ان میں سے ایک کوانٹم ہم آہنگی ہے – یا نازک کوانٹم ریاستوں کی زندگی کو زیادہ سے زیادہ عرصے تک کیسے محفوظ کیا جائے (ملی سیکنڈ یا مائیکرو سیکنڈ کے بجائے سیکنڈ)۔ گراسیلینو کہتے ہیں، "کرائیوجینک درجہ حرارت پر ٹھنڈا ہونے والے سپر کنڈکٹرز کا استعمال کرتے ہوئے، ہم ایسے ماحول بناتے ہیں جہاں مائیکرو ویو فوٹون طویل زندگی گزار سکتے ہیں اور بیرونی خلفشار سے تحفظ حاصل کر سکتے ہیں۔ یہ حالات کوانٹم ریاستوں کو پیدا کرنا، ان میں ہیرا پھیری اور انہیں پڑھنا ممکن بناتے ہیں۔ ان انتہائی مربوط سپر کنڈکٹنگ کوئبٹس کے ساتھ، زیادہ پیچیدہ کوانٹم کمپیوٹنگ آپریشنز بالآخر ممکن ہو جائیں گے۔

جبکہ Grassellino اب بھی فرنٹ لائن سائنسدانوں اور انجینئرز کے ساتھ مل کر کام کرتی ہے – لیب میں کام کی نگرانی کرتی ہے – اس کا شیڈول تیزی سے دوسری سمتوں میں مختص کیا جاتا ہے – فنڈنگ ایجنسیوں اور تحقیقی شراکت داروں کے ساتھ مشغول ہونا، مثال کے طور پر، اس بات کو یقینی بناتے ہوئے کہ SQMS R&D پروجیکٹس DOE سنگ میل کے مقابلے میں ٹریک پر رہیں۔ اور ڈیلیوری ایبل وہ کہتی ہیں، "میں واقعی میں جس چیز سے لطف اندوز ہوتی ہوں وہ یہ ہے کہ SQMS ڈائریکٹر کے طور پر کوئی عام دن نہیں ہے۔ "ہر دن مختلف ہوتا ہے۔"

سہولیات کو بڑھانا

SQMS کے پہلے تین سالوں کے دوران، Grassellino اور اس کی انتظامی ٹیم کے لیے آپریشنل ترجیح واضح تھی: Fermilab کے اندر کوانٹم R&D انفراسٹرکچر کو بڑھانا۔ نام نہاد "کوانٹم گیراج" - تقریباً 560 مربع میٹر کی SQMS لیبارٹری جس کا باقاعدہ آغاز نومبر 2023 کے آغاز میں کیا گیا تھا - یہ ایک مثالی معاملہ ہے۔ ایک سطح پر، کوانٹم گیراج صلاحیت سازی کی ایک مشق ہے، جس میں چھ اضافی ڈیلیشن ریفریجریٹرز (پہلے صرف دو تھے) کے بیڑے کے ساتھ اب آن لائن ہے اور SQMS تجرباتی پروگراموں اور سپر کنڈکٹنگ آلات کی جانچ، پیمائش اور خصوصیات کو سپورٹ کرنے کے لیے کرائیوجینک کولنگ فراہم کرتا ہے۔ اور ذیلی نظام.

فرمیلاب کا کوانٹم گیراج — **ایک ہی چھت کے نیچے** ایس کیو ایم ایس کے سائنسدانوں نے فرمیلاب کے بنیادی فزکس پروگرام کے لیے سپر کنڈکٹنگ کوئبٹس، کوانٹم کمپیوٹنگ پروسیسرز اور کوانٹم سینسرز کے مطالعے میں مدد کے لیے کوانٹم گیراج میں R&D ٹیسٹ بیڈز کا ایک سلسلہ قائم کیا ہے۔ (بشکریہ: ڈین سوبوڈا، ریان پوسٹل/فرمیلاب)

تاہم، کوانٹم گیراج تجرباتی صلاحیت اور ریسرچ تھرو پٹ سے کہیں زیادہ ہے۔ "نئی سہولت نے ہمیں منفرد کوانٹم R&D ٹیسٹ بیڈز کی ایک سیریز شروع کرنے کے قابل بنایا ہے،" گراسیلینو نوٹ کرتا ہے۔ "ان ٹیسٹ بیڈ سرگرمیوں میں سپر کنڈکٹنگ کوئبٹس اور کوانٹم کمپیوٹنگ پروسیسرز کے دانے دار مطالعے کے ساتھ ساتھ فرمیلاب کے بنیادی طبیعیات کے پروگرام کی حمایت کرنے کے لیے اعلی ہم آہنگی والے کوانٹم سینسرز کی ترقی شامل ہے - مثال کے طور پر، معیاری ماڈل سے باہر ذرات کی تلاش، نیز سیاہ مادے کے امیدوار۔ اور کشش ثقل کی لہریں"

ایک اور کوآرڈینیٹ کے ساتھ، کوانٹم گیراج نام نہاد "راؤنڈ روبینز" کے لیے بنیادی ڈھانچہ اور عملہ فراہم کرتا ہے - بنیادی طور پر SQMS نیٹ ورک میں R&D شراکت داروں کے درمیان کوانٹم مواد، آلات اور ذیلی نظام کا تبادلہ تاکہ معیاری ٹیسٹ اور پیمائش کے پروٹوکول اور معیار کو اپنانے کو یقینی بنایا جا سکے۔ - یقین دہانی کی زنجیریں گراسیلینو نوٹ کرتے ہیں، "ہمارے ساتھی یو ایس نیشنل انسٹی ٹیوٹ فار اسٹینڈرڈز اینڈ ٹیکنالوجی (NIST) اور UK میں نیشنل فزیکل لیبارٹری (NPL) جیسی معیاری لیبز میں اس کام کے پیکج کی کامیابی کے لیے اہم ہیں۔

ایک متعلقہ اقدام – نیشنل نینو فابریکیشن ٹاسک فورس – کا مقصد نینو میٹریل پروسیسنگ میں SQMS کی کوششوں کو بڑھانا اور معیاری بنانا ہے۔ ٹاسک فورس کے اندر، چار SQMS پارٹنرز – فرمیلاب، این آئی ایس ٹی، نارتھ ویسٹرن یونیورسٹی اور ریگیٹی کمپیوٹنگ – ڈیوائس لیول فیبریکیشن کے لیے مسلسل بہتری کے پروگرام پر مل کر کام کر رہے ہیں۔

"یہ واقعی ایک نتیجہ خیز، ہاتھ سے ملنے والا تعاون ہے،" گراسیلینو نوٹ کرتا ہے۔ "ہمارے پاس ایس کیو ایم ایس کے محققین اور انجینئرز ہیں جو ایک دوسرے کے صاف کمرے کی سہولیات کا دورہ کرتے ہیں، مواد کی 'ترکیبات' کا تبادلہ کرتے ہیں اور راستے میں ماہر جانتے ہیں۔"

مزید یہ کہ ٹاسک فورس نے پہلے سے ہی تین سائٹس – فرمیلاب، ریگیٹی اور این آئی ایس ٹی پر سپر کنڈکٹنگ کوئبٹس (دو سے زیادہ فیکٹر) کے ہم آہنگی کے اوقات کو تولیدی طور پر بڑھا کر کامیابی درج کر لی ہے۔ یہاں کی کلید SQMS کی سرفہرست انکیپسولیشن تکنیک ہے جو سطحی ڈائی الیکٹرکس کی تشکیل کو روکتی ہے (جو کیوبٹ کارکردگی کے لیے انتہائی نقصان دہ ہیں)۔

DOE آفس آف سائنس: کوانٹم پر بڑی شرط لگانا

SQMS سینٹر پانچ قومی کوانٹم انفارمیشن سائنس سینٹرز میں سے ایک ہے جسے US DOE آفس آف سائنس کے ذریعے مالی اعانت فراہم کی جاتی ہے۔ SQMS کی طرح، دیگر چار مراکز میں سے ہر ایک کا انڈسٹری، اکیڈمک اور نیشنل لیبارٹری پارٹنرز کا اپنا نیٹ ورک ہے۔

Quantum Systems Accelerator (QSA) کی قیادت لارنس برکلے نیشنل لیبارٹری (Berkeley, CA) کر رہی ہے اور Sandia National Laboratories (Albuquerque, NM) بطور لیڈ پارٹنر ہے۔ QSA "سائنسی ایپلی کیشنز میں کوانٹم فائدہ" فراہم کرنے کے لیے الگورتھم، کوانٹم ڈیوائسز اور انجینئرنگ سلوشنز کو ڈیزائن کرنے پر کام کرتا ہے۔
Q-NEXT کی قیادت Argonne National Laboratory (Lemont, IL) کر رہی ہے اور کوانٹم مواد اور آلات کے لیے دو قومی فاؤنڈری بنانے کے لیے شراکت داروں کے ساتھ مل کر کام کر رہی ہے۔ Q-NEXT کی ترسیل میں محفوظ کوانٹم کمیونیکیشنز، کوانٹم سینسنگ نیٹ ورکس اور کوانٹم سمولیشن اور نیٹ ورک ٹیسٹ بیڈز کا قیام بھی شامل ہے۔
کوانٹم سائنس سینٹر (QSC) کی قیادت Oak Ridge نیشنل لیبارٹری (Oak Ridge, TN) کر رہی ہے اور وہ ایسے مواد کو ڈیزائن کر رہا ہے جو ٹاپولوجیکل کوانٹم کمپیوٹنگ (کواسی پارٹیکلز اور 2D سسٹمز پر مبنی) کو قابل بنائے؛ ٹاپولوجیکل ریاستوں کی خصوصیت اور تاریک مادے کا پتہ لگانے کے لیے نئے کوانٹم سینسر کا نفاذ؛ اور کوانٹم مواد، کوانٹم کیمسٹری اور کوانٹم فیلڈ تھیوریز کی چھان بین کے لیے کوانٹم الگورتھم اور نقالی ڈیزائن کرنا۔
کوانٹم ایڈوانٹیج کے لیے کو-ڈیزائن سینٹر (C2QA) کا پانچ سالہ ہدف ہے کہ وہ سافٹ ویئر کی اصلاح، بنیادی مواد اور ڈیوائس کی خصوصیات، اور کوانٹم غلطی کی اصلاح میں x10 بہتری فراہم کرے؛ کوانٹم کمپیوٹیشن اور کمیونیکیشن کے لیے مناسب میٹرکس میں ایک x1000 بہتری فراہم کرنے کے لیے ان بہتریوں کو یکجا کرنے کے لیے بھی۔ پروگرام کی قیادت بروکھاون نیشنل لیبارٹری (Upton, NY) کر رہی ہے۔

کوانٹم تعلیم اور تربیت

کوانٹم گیراج ماہر کوانٹم افرادی قوت کی پیمائش کے لیے SQMS کی کوششوں کا مرکز بھی ہے۔ اگست 2023 میں، مثال کے طور پر، 150 تنظیموں کے تقریباً 70 مندوبین نے پہلے یو ایس کوانٹم انفارمیشن سائنس (یو ایس کیو آئی ایس) اسکول میں شرکت کے لیے فرمیلاب میں 10 دن گزارے۔ ہر سال منعقد ہونے والے اسکول کا مقصد لیکچرز، لیب ٹائم، پینل ڈسکشنز اور پوسٹر سیشنز کے ذریعے نظریاتی علم اور تجرباتی مہارتوں کو بانٹ کر کوانٹم سائنسدانوں، انجینئروں اور تکنیکی ماہرین کی اگلی نسل کو تیار کرنا ہے۔

یو ایس کوانٹم انفارمیشن سائنس (یو ایس کیو آئی ایس) اسکول — **واپس اسکول** اگست 2023 میں، کوانٹم گیراج نے پہلے US کوانٹم انفارمیشن سائنس (USQIS) اسکول میں شرکت کرنے والے تقریباً 150 مندوبین کی میزبانی کی۔ (بشکریہ: ڈین سوبوڈا، ریان پوسٹل/فرمیلاب)

افتتاحی اسکول کے شرکاء وسیع پیمانے پر تجربے اور پس منظر کے ساتھ آئے تھے، بشمول انڈر گریجویٹ اور گریجویٹ طلباء، معلمین، نیز وفاقی لیبز اور صنعت کے سائنسی اور تکنیکی عملہ۔ جب کہ اسکول کا اہتمام اور میزبانی SQMS کے ذریعے کی گئی تھی، لیکچرز اور تربیت بہت زیادہ اجتماعی کوشش تھی، جس میں تمام پانچ DOE آفس آف سائنس کوانٹم ریسرچ سینٹرز کے 50 کے قریب ماہر اساتذہ شامل تھے۔ (اسی جذبے کے تحت، 2024 کے اسکول کا ڈنڈا اب ٹینیسی میں اوک رج نیشنل لیبارٹری کے کوانٹم سائنس سینٹر کو جاتا ہے۔)

QUANT-NET کی ٹیسٹ بیڈ اختراعات: کوانٹم نیٹ ورک کا دوبارہ تصور کرنا

"USQIS اسکول کے ساتھ، ہم ایک کوانٹم ایجوکیشن پروگرام پیش کر رہے ہیں جو شرکاء کو ایک انٹرایکٹو، ہینڈ آن سیکھنے کا تجربہ فراہم کرتا ہے - جس کی پسند فی الحال تیزی سے پھیلتے ہوئے فیلڈ میں دلچسپی رکھنے والے بہت سے لوگوں کی پہنچ سے باہر ہے،" گراسیلینو نوٹ کرتا ہے۔ خاص طور پر، اسکول حاضرین کو جدید ترین قابل بنانے والی ٹیکنالوجیز سے آشنا کرتا ہے - بشمول کوئبٹ کنٹرول سسٹم، اعلیٰ صلاحیت والے ڈائلیشن ریفریجریٹرز اور نانوفابریکیشن کلین رومز - جن میں سے کوئی بھی یونیورسٹی کی عام ترتیب میں معمول کے مطابق نہیں پایا جاتا ہے۔ "یہ گہری مہارت اور جدید انفراسٹرکچر کا یہ مرکب ہے جو قومی لیبارٹریز کو اس قسم کی ماہر تربیت اور ترقی کے لیے ایک مثالی چینل بناتا ہے،" گراسیلینو مزید کہتے ہیں۔

متعدد SQMS محاذوں کے ساتھ واضح حوصلہ افزا پیشرفت کے ساتھ، Grassellino پہلے ہی اپنی توجہ DOE کے کوانٹم انفارمیشن سائنس اقدام کے لیے اگلے پانچ سالہ فنڈنگ سائیکل پر مرکوز کر رہی ہے۔ DOE کی مجوزہ تجدید – فی الحال کانگریس میں زیرِ جائزہ – SQMS فنڈنگ کو 2025-30 سائیکل کے لیے ممکنہ طور پر بڑھایا جائے گا۔

"SQMS پہلے سے ہی ایک کامیابی ہے،" Grassellino نے نتیجہ اخذ کیا۔ "تین سال پہلے، ہمارے پاس ایک خالی سہولت تھی۔ اب ہمارے پاس مکمل طور پر کٹ آؤٹ کوانٹم گیراج ہے۔ اسی وقت کے دوران، ہم نے سرکردہ ماہرین کا ایک بین الاقوامی تعاون بنایا ہے، کوانٹم سائنس اور انجینئرنگ کے بہت سے شعبوں میں 500 سے زائد طلباء اور پوسٹ ڈاکس کو تربیت دی ہے، جبکہ بنیادی مشن پر اپنی لیزر فوکس کو برقرار رکھتے ہوئے: سپر کنڈکٹنگ کوبٹس کی ہم آہنگی کو بڑھانا۔ منظم طریقے سے۔"

SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
ماخذ: https://physicsworld.com/a/fermilabs-sqms-center-addresses-all-aspects-of-the-quantum-puzzle/

ٹائم اسٹیمپ: جنوری۳۱، ۲۰۱۹

ٹائم اسٹیمپ: اپریل 10، 2024

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

QUANT-NET کی ٹیسٹ بیڈ اختراعات: کوانٹم نیٹ ورک کا دوبارہ تصور کرنا

'خودکار لیبارٹری' نے آپٹو الیکٹرانک اور فوٹوونک آلات کے لیے بہترین کوانٹم نقطوں کا پتہ لگایا - فزکس ورلڈ

کبھی محسوس کیا کہ آپ کے عام انسانی تجربے کو غیر قانونی بنایا جا رہا ہے؟ یہ 'سائنسی گیس لائٹرز' کی غلطی ہے

کرسٹل لائن مواد 3D میں الیکٹرانوں کو پھنستا ہے - فزکس ورلڈ

سرحد اور پاتال کے درمیان: کائنات کی پیدائش، خلائی تحقیق کا مستقبل، اور اس سے آگے

ایم آر آئی رہنمائی پروسٹیٹ کینسر ریڈیو تھراپی کے ضمنی اثرات کو کم کرتی ہے۔

فزکس کے ساتھ ساتھ منیپولس آرہا ہے، چھوٹی مچھلی بہت تیز آوازیں پیدا کرتی ہے – فزکس ورلڈ

ہمارے متعلق

عمودی تلاش اور Ai

پلیٹ فارم

مربوط رہو

اکاؤنٹ