काठमाडौं ।
सिलिकन क्वान्टम कम्प्युटिङ (एसक्यूसी) का भौतिकविद्हरूले अहिलेसम्मकै सबैभन्दा सटीक क्वान्टम कम्प्युटिङ चिप विकास गरेको दावी गरेका छन्। नयाँ किसिमको आर्किटेक्चर प्रयोग गरेर बनाइएको यो चिपबारे उनीहरूले डिसेम्बर १७ मा नेचर जर्नलमा प्रकाशित अध्ययनमार्फत विवरण सार्वजनिक गरेका हुन्।
सिड्नीस्थित स्टार्टअप एसक्यूसीका प्रतिनिधिहरूका अनुसार उनीहरूले विकास गरेका सिलिकन-आधारित, परमाणु क्वान्टम कम्प्युटिङ चिपहरूले अन्य प्रकारका क्वान्टम प्रोसेसिङ युनिट (क्यूपीयू) भन्दा स्पष्ट फाइदा दिन्छन्। यसको मुख्य कारण भनेको उनीहरूले प्रयोग गरेको नयाँ आर्किटेक्चर हो, जसलाई “१४/१५” नाम दिइएको छ। यस आर्किटेक्चरमा सिलिकनभित्र फस्फोरस परमाणु राखिन्छ (आवर्त सारणीका १४औँ र १५औँ तत्व भएकाले यस्तो नामकरण गरिएको हो)।
एसक्यूसीले नौवटा न्यूक्लियर क्युबिट र दुईवटा परमाणु क्युबिट प्रयोग गरिएको क्वान्टम कम्प्युटरमा ९९.५ प्रतिशतदेखि ९९.९९ प्रतिशतसम्मको फिडेलिटी दर हासिल गरेको जनाएको छ। यससँगै छुट्टाछुट्टै क्लस्टरहरूमा आधारित सिलिकन–आधारित परमाणु क्वान्टम कम्प्युटिङको विश्वकै पहिलो प्रदर्शन गरिएको कम्पनीको दाबी छ।
फिडेलिटी दरले त्रुटि-सुधार र त्रुटि-न्यूनिकरण प्रविधिहरू कत्तिको प्रभावकारी छन् भन्ने मापन गर्छ। एसक्यूसीका अनुसार, उनीहरूको विशेष आर्किटेक्चरमा अहिलेसम्मकै अत्याधुनिक स्तरको न्यून त्रुटि दर हासिल गरिएको छ।
हजारौँ क्युबिट भएका क्वान्टम कम्प्युटरजत्तिकै आकर्षक नलाग्न सक्छ, तर वैज्ञानिकहरूका अनुसार १४/१५ आर्किटेक्चर अत्यन्तै स्केलेबल छ। अध्ययनमा उल्लेख गरिएअनुसार, विभिन्न क्लस्टरहरूमा उच्चतम फिडेलिटी प्रदर्शन गर्न सफल हुनु भविष्यमा लाखौँ कार्यशील क्युबिट भएका, त्रुटि-सहनशील क्यूपीयू विकासतर्फको प्रमाण अवधारणा हो।
सिलिकन नै ‘सिक्रेट सस’
क्वान्टम कम्प्युटिङ पनि बाइनरी कम्प्युटिङझैँ ऊर्जाको प्रयोग गरेर गरिन्छ। तर परम्परागत कम्प्युटरमा जस्तै विद्युत् प्रयोग गरेर स्विच अन–अफ गर्ने होइन, क्वान्टम कम्प्युटिङमा क्युबिट—बिटको क्वान्टम रूप—सिर्जना र नियन्त्रण गरिन्छ।
क्युबिटका विभिन्न रूप हुन्छन्। गुगल र आईबीएमले सुपरकन्डक्टिङ क्युबिटमा आधारित प्रणाली विकास गरिरहेका छन् भने पीएसआईक्वान्टम जस्ता प्रयोगशालाहरूले प्रकाशका कण प्रयोग गर्ने फोटोनिक क्युबिट मा काम गरिरहेका छन्। आयनक्यू लगायतका कम्पनीहरूले लेजर ट्वीजर प्रयोग गरेर एकल परमाणु नियन्त्रण गर्ने ट्र्याप्ड आयन प्रविधि अपनाएका छन्।
सानो वस्तुलाई क्वान्टम यान्त्रिकीका नियम प्रयोग गरेर नियन्त्रण गरी उपयोगी गणना गर्ने नै यसको मूल अवधारणा हो। एसक्यूसी का अनुसार, उनीहरूको क्यूपीयू विकास प्रक्रिया विशिष्ट छ, किनकि यो पूर्ण रूपमा १४/१५ आर्किटेक्चर मा आधारित छ। एसक्यूसीले शुद्ध सिलिकन वेफरभित्र फस्फोरस परमाणु राखेर प्रत्येक चिप निर्माण गर्छ।
“यो सिलिकन चिपमा सम्भव हुने सबैभन्दा सानो फिचर साइज हो,” एसक्यूसी की प्रमुख कार्यकारी अधिकृत मिशेल सिमन्सले लाइभ साइन्ससँगको अन्तर्वार्तामा भनिन्। “यो ०.१३ न्यानोमिटर हो, जुन ठाडो दिशामा हुने परमाणु बन्धनको लम्बाइ बराबर हो। यो टीएसएमसीको सामान्य उत्पादन क्षमताभन्दा दुई अर्डर सानो हो, जुन अत्यन्तै ठूलो सटीकतामा भएको प्रगति हो।”
भविष्यका क्युबिट संख्या कसरी बढाउने?
क्वान्टम कम्प्युटिङ स्केल गर्न प्रत्येक प्लेटफर्मले आ–आफ्ना चुनौती सामना गर्नुपर्छ। तीमध्ये सबैभन्दा साझा चुनौती भनेको त्रुटि-सुधार (क्यूईसी) हो। क्वान्टम गणनाहरू अत्यन्तै संवेदनशील वातावरणमा हुन्छन्।
विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग, तापक्रमको सानो परिवर्तनजस्ता कारणले क्युबिटको सुपरपोजिसन “ढल्न” सक्छ र गणनाका क्रममा सूचना हराउन सक्छ।यसलाई सम्बोधन गर्न धेरै प्लेटफर्महरूले केही क्युबिटहरू त्रुटि न्यूनिकरणका लागि छुट्याउँछन्। तर क्युबिट संख्या बढ्दै जाँदा क्यूईसीका लागि चाहिने क्युबिट पनि तीव्र रूपमा बढ्छ।
“हाम्रा न्यूक्लियर स्पिनहरूमा लामो कोहेरेन्स समय छ र ‘बिट फ्लिप एरर’ अत्यन्तै कम हुन्छ,” सिमन्सले भनिन्। “त्यसैले हाम्रो त्रुटि-सुधार कोड निकै प्रभावकारी छन्। हामीलाई बिट फ्लिप र फेज दुवै सुधार गर्नुपर्दैन।” अन्य सिलिकन–आधारित प्रणालीहरूमा सटीकता कम हुँदा बिट फ्लिप त्रुटि बढी देखिन्छ। तर एसक्यूसी का चिपहरू अत्यन्तै सूक्ष्म सटीकतामा बनाइएकाले यस्ता त्रुटि धेरै हदसम्म घटाउन सकिएको कम्पनीको दावी छ।
“हामीले मुख्य रूपमा फेज एरर मात्र सुधार गर्नुपर्छ,” सिमन्सले थपिन्। “त्यसैले त्रुटि-सुधारका लागि चाहिने क्युबिट संख्या निकै कम हुन्छ, र समग्र प्रणाली सानो तथा ऊर्जा-कुशल हुन्छ।”
ग्रोभरको एल्गोरिदम जित्ने दौड
क्वान्टम कम्प्युटिङमा फिडेलिटी परीक्षणको मानक विधि भनेको ग्रोभरको एल्गोरिदम हो। १९९६ मा कम्प्युटर वैज्ञानिक लभ ग्रोभरले विकास गरेको यो एल्गोरिदमले क्वान्टम कम्प्युटरले विशेष खोज कार्यमा शास्त्रीय कम्प्युटरभन्दा फाइदा दिन सक्छ कि सक्दैन भन्ने देखाउँछ।
आज यो एल्गोरिदम क्वान्टम प्रणालीको कार्यक्षमता जाँच्ने निदानात्मक उपकरणका रूपमा प्रयोग हुन्छ। सामान्यतया ९९ प्रतिशत वा त्यसभन्दा बढी फिडेलिटी हासिल गर्न सकिएमा त्रुटि-सहनशील क्वान्टम कम्प्युटिङ हासिल भएको मानिन्छ।
फेब्रुअरी २०२५ मा, एसक्यूसीले नेचरमा प्रकाशित अर्को अध्ययनमार्फत आफ्नो १४/१५ आर्किटेक्चर प्रयोग गरेर ग्रोभरको एल्गोरिदममा ९८.९ प्रतिशत फिडेलिटी हासिल गरेको जनाएको थियो। यस सन्दर्भमा, एसक्यूसीले आईबीएम र गुगलजस्ता ठूला कम्पनीहरूलाई उछिनेको दाबी गरेको छ, यद्यपि ती कम्पनीहरूले एसक्यूसी भन्दा धेरै क्युबिट भएका प्रणालीहरूमा परीक्षण गरिरहेका छन्।
क्युबिट संख्या बढ्दै जाँदा त्रुटि न्यूनिकरण नै सबैभन्दा ठूलो अवरोध सावित भइरहेको अवस्थामा, एसक्यूसी को प्लेटफर्म भने यति “कम त्रुटियुक्त” रहेको कम्पनीको दावी छ कि कुनै अतिरिक्त त्रुटि-सुधार नगरी पनि ग्रोभरको एल्गोरिदममा रेकर्ड कायम गर्न सफल भयो। “हामीले वर्षको सुरुमै हासिल गरेको ग्रोभरको नतिजा सैद्धान्तिक अधिकतमको ९८.८७ प्रतिशत हो, र त्यसमा हामीले कुनै पनि त्रुटि-सुधार प्रयोग गरेका छैनौँ,” सिमन्सले भनिन्।
उनका अनुसार नयाँ ११-क्युबिट प्रणालीमा प्रयोग गरिएका क्युबिट ‘क्लस्टर’हरूलाई भविष्यमा लाखौँ क्युबिटसम्म विस्तार गर्न सकिने सम्भावना छ, यद्यपि पूर्वाधारसम्बन्धी अवरोधहरूले गति केही सुस्त पार्न सक्छन्। “ठूला प्रणालीतर्फ जाँदा हामीले पनि त्रुटि-सुधार प्रयोग गर्नैपर्छ,” सिमन्सले भनिन्। “तर हामीलाई चाहिने क्युबिट संख्या धेरै कम हुनेछ। त्यसैले प्रणाली सानो, र ऊर्जा खपत पनि कम हुनेछ।”
प्रकाशित: ९ पुष २०८२, बुधबार
