एजेन्सी । सिलिकन चिपमा आधारित क्वान्टम कम्प्युटरलाई अझ शक्तिशाली बनाउने दिशामा वैज्ञानिकहरूले महत्त्वपूर्ण सफलता हासिल गरेका छन्। एकैपटक पाँचवटा क्वान्टम बिट (क्युबिट) सञ्चालन गर्दा पनि करिब ९९.९ प्रतिशत शुद्धता कायम राख्न सफल भएपछि भविष्यमा जटिल गणना गर्न सक्ने ठूला क्वान्टम कम्प्युटर निर्माणको सम्भावना थप बलियो बनेको छ।

जापानको रिकेन सेन्टर फर इमर्जेन्ट म्याटर साइन्सका अनुसन्धानकर्ता र उनीहरूका सहकार्यकर्ताले एउटै साझा माइक्रोवेभ लाइन प्रयोग गरेर पाँचवटा सिलिकन क्युबिट नियन्त्रण गरेका हुन्। धेरै क्युबिट एकैपटक सञ्चालन गर्दा गणनाको शुद्धता घटाउने प्रमुख कारण पहिचान गर्दै त्यसलाई कम गर्ने नयाँ क्यालिब्रेसन विधिसमेत उनीहरूले विकास गरेका छन्। यससम्बन्धी अनुसन्धान अक्टोबर १५, २०२६ मा नेचर फिजिक्स जर्नलमा प्रकाशित भएको छ।

सामान्य कम्प्युटरका चिप बनाउन व्यापक रूपमा प्रयोग हुने सिलिकन प्रविधि क्वान्टम कम्प्युटर निर्माणका लागि पनि उपयोगी मानिन्छ। तर, सिलिकनमा आधारित क्वान्टम प्रणालीमा एउटा क्युबिटलाई छुट्टै सञ्चालन गर्दा उच्च शुद्धता हासिल भए पनि धेरै क्युबिटलाई एकैसाथ नियन्त्रण गर्दा त्रुटि बढ्ने समस्या थियो। यही चुनौती समाधान गर्न वैज्ञानिकहरूले साझा नियन्त्रण प्रणाली र क्यालिब्रेसन विधिमा सुधार गरेका हुन्।

परम्परागत कम्प्युटरमा सूचना शून्य वा एकका रूपमा राखिन्छ। क्वान्टम कम्प्युटरमा भने क्युबिटले यी दुवै अवस्थाको संयोजनसमेत प्रतिनिधित्व गर्न सक्छ। सिलिकन स्पिन क्युबिटमा सिलिकनभित्र थुनिएको इलेक्ट्रोनको स्पिनमार्फत सूचना राखिन्छ। माइक्रोवेभ संकेतले इलेक्ट्रोनको स्पिनलाई नियन्त्रण गर्छ र त्यसैबाट क्वान्टम गणना सञ्चालन गरिन्छ।

अनुसन्धान टोलीले उपकरणको डिजाइन सुधार गर्नुका साथै माइक्रोवेभ पल्सलाई सावधानीपूर्वक समायोजन गरेको थियो। त्यसको परिणामस्वरूप पाँचवटै क्युबिटलाई छुट्टाछुट्टै परीक्षण गर्दा क्वान्टम गेट सञ्चालनको शुद्धता ९९.९९ प्रतिशतभन्दा माथि पुगेको थियो। सबैभन्दा राम्रो नतिजामा शुद्धता करिब ९९.९९९ प्रतिशतसम्म पुगेको थियो।

नयाँ क्यालिब्रेसन विधि प्रयोग गर्दा तीनवटासम्म क्युबिट एकैपटक सञ्चालन गरिए पनि शुद्धता ९९.९९ प्रतिशतभन्दा माथि कायम रह्यो। पाँचवटै क्युबिट एकसाथ सञ्चालन गर्दा भने शुद्धता करिब ९९.९ प्रतिशत रह्यो। क्वान्टम गेट भनेको क्युबिटको अवस्था परिवर्तन गरी गणना गर्ने आधारभूत प्रक्रिया हो। यसको शुद्धताले निर्धारित गणना कति सही ढङ्गले सम्पन्न भयो भन्ने देखाउँछ।

वैज्ञानिकहरूले शुद्धता घट्नुको प्रमुख कारण ‘एसी स्टार्क सिफ्ट’ नामक प्रभाव भएको पत्ता लगाए। माइक्रोवेभ नियन्त्रण संकेतका कारण उत्पन्न हुने यस प्रभावले क्युबिटको प्रभावकारी ऊर्जा स्तर परिवर्तन गर्छ र क्वान्टम अवस्थाको फेजमा अनावश्यक बदलाव ल्याउँछ। यसले क्युबिटलाई इच्छित तरिकाले सञ्चालन गर्न कठिन बनाउँछ।

यस समस्यालाई कम गर्न अनुसन्धान टोलीले प्रत्येक सम्भावित क्युबिट संयोजनलाई छुट्टाछुट्टै परीक्षण गर्नुको सट्टा दुई-दुई क्युबिटबीच क्यालिब्रेसन गर्ने विधि अपनायो। यसबाट अनावश्यक फेज परिवर्तनको असर समायोजन गर्न सकियो र धेरै क्युबिटलाई एकैपटक नियन्त्रण गर्दा हुने त्रुटि घटाउन मद्दत पुग्यो।

त्यस्तै, पाँचवटै क्युबिट एकसाथ सञ्चालन गर्दा शुद्धता घट्ने समस्या पूर्ण रूपमा समाधान भएको छैन। अनुसन्धानकर्ताहरूका अनुसार एकैपटक धेरै क्युबिट सञ्चालन गर्न बढी माइक्रोवेभ शक्ति आवश्यक पर्ने भएकाले ‘ड्राइभ-इन्ड्युस्ड डिकोहेरेन्स’ उत्पन्न हुन्छ। यसले क्वान्टम अवस्थाको सुसंगतता कमजोर बनाउँछ। उपकरणको डिजाइनमा थप सुधार गरेर यो समस्या पनि कम गर्न सकिने वैज्ञानिकहरूको अपेक्षा छ।

अनुसन्धानमा संलग्न वैज्ञानिकहरूका अनुसार, धेरै क्युबिटलाई एकैसाथ उच्च शुद्धताका साथ नियन्त्रण गर्न सक्नु सिलिकनमा आधारित क्वान्टम प्रोसेसरलाई ठूलो आकारमा विकास गर्ने महत्त्वपूर्ण आधार हो। भविष्यमा त्रुटिका बाबजुद पनि गणना विश्वसनीय रूपमा सम्पन्न गर्न सक्ने क्वान्टम कम्प्युटर निर्माणका लागि यस्तो नियन्त्रण प्रणाली आवश्यक हुनेछ।

सिलिकन प्रविधि अर्धचालक उद्योगमा पहिलेदेखि नै व्यापक रूपमा प्रयोग हुँदै आएको छ। त्यसैले विद्यमान चिप निर्माण प्रविधिसँग अनुकूल सिलिकन स्पिन क्युबिटको विकासले भविष्यमा ठूलो आकारका क्वान्टम प्रोसेसर निर्माण गर्न सहज बनाउन सक्छ। त्यस्ता कम्प्युटरले अहिलेका कम्प्युटरबाट समाधान गर्न कठिन हुने जटिल गणनाहरूमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्न सक्ने अपेक्षा गरिएको छ।