माइक्रोसफ्टले ल्यायो क्वान्टम कम्प्युटिङको नयाँ मार्ग खोल्ने क्वान्टम चिप ‘मायोराना १’

काठमाडौं ।

माइक्रोसफ्टले बुधबार मायोराना १ नामक नयाँ क्वान्टम चिप प्रस्तुत गरेको छ जुन नयाँ टोपोलोजिकल कोर वास्तुकलाद्वारा सञ्चालित पहिलो क्वान्टम चिप हो। यो चिपले दशकहरू होइन केही वर्षभित्रै महत्वपूर्ण औद्योगिक समस्याहरू समाधान गर्न सक्ने क्वान्टम कम्प्युटर सम्भव बनाउने आशा गरिएको छ।

यसमा विश्वकै पहिलो टोपोकन्डक्टर नामक नयाँ प्रकारको पदार्थ प्रयोग गरिएको छ, जसले मायोराना कणहरूलाई नियन्त्रित गरेर थप भरपर्दो र विस्तारयोग्य क्विबिटहरू उत्पादन गर्न सक्छ। क्विबिटहरू नै क्वान्टम कम्प्युटरहरूको आधारभूत इकाई हुन्।

जसरी सेमिकन्डक्टरहरूको आविष्कारले आजका स्मार्टफोन, कम्प्युटर र इलेक्ट्रोनिक्स सम्भव बनायो, त्यसरी नै टोपोकन्डक्टर र यसबाट बनेका नयाँ प्रकारका चिपहरूले लाखौँ क्विबिटसम्म विस्तार गर्न सक्ने क्वान्टम प्रणालीको विकासको बाटो खोल्ने माइक्रोसफ्ट ले बताएको छ। यस्तो प्रविधिले जटिल औद्योगिक र सामाजिक समस्याहरू समाधान गर्न मद्दत गर्नेछ।

माइक्रोसफ्टका प्राविधिक विशेषज्ञ चेतन नायक भन्छन्, “हामीले एक कदम पछाडि फर्केर विचार गर्‍यौँ – ‘ठीक छ, क्वान्टम युगका लागि ट्रान्जिस्टर आविष्कार गरौँ। यसमा के विशेषताहरू हुनुपर्छ?’ यही सोचले हामी यहाँसम्म आइपुगेका हौँ। हाम्रा नयाँ सामग्रीहरूमा रहेका विशेष गुणहरूले नयाँ प्रकारको क्विबिट सम्भव बनाएको छ, जसले पूरै वास्तुकला परिवर्तन गरेको छ।”

माइक्रोसफ्ट डटकमका अनुसार यो नयाँ वास्तुकलाले मायोराना १ प्रोसेसरलाई विकास गर्न मद्दत गरेको छ, जसले लाखौँ क्विबिटहरू एउटै चिपमा राख्न सक्नेछ, जुन हातको हत्केलाभन्दा ठूलो हुने छैन।

यति धेरै क्विबिटहरू नभएसम्म क्वान्टम कम्प्युटरले यथार्थमा परिवर्तन ल्याउने समाधानहरू दिन नसक्ने माइक्रोसफ्टले बताएको छ। उदाहरणका लागि, माइक्रोप्लास्टिकलाई हानिरहित पदार्थमा बदल्नु वा निर्माण, उत्पादन तथा स्वास्थ्य क्षेत्रमा आत्म-मरम्मत गर्न सक्ने सामग्री विकास गर्नु।

“क्वान्टम क्षेत्रमा गरिने कुनै पनि कामको लक्ष्य लाखौँ क्विबिटसम्म पुग्ने बाटो हुनु आवश्यक छ। यदि त्यो छैन भने, ठूलो समस्याहरू समाधान गर्ने क्षमतामा पुग्नुअघि नै तपाईं अड्किनुहुन्छ,” नायकले भने। “हामीले लाखौँ क्विबिटसम्म पुग्ने स्पष्ट मार्ग पहिचान गरिसकेका छौँ।”

टोपोकन्डक्टर वा टोपोलोजिकल सुपरकन्डक्टर, विशेष प्रकारको पदार्थ हो, जसले पूर्ण रूपमा नयाँ अवस्थामा रूपान्तरण हुन सक्छ – यो ठोस, तरल वा ग्यास होइन, बरु टोपोलोजिकल अवस्था हो। यसलाई प्रयोग गरेर द्रुत, सानो र डिजिटल रूपमा नियन्त्रण गर्न सकिने स्थिर क्विबिट उत्पादन गर्न सकिन्छ, जुन हालका अन्य विकल्पहरूमा देखिने सम्झौता गर्नुपर्ने आवश्यकतालाई हटाउँछ।

बुधबार नेचर पत्रिकामा प्रकाशित नयाँ अनुसन्धानले माइक्रोसफ्टका अनुसन्धानकर्ताहरूले कसरी टोपोलोजिकल क्विबिटका विशेष क्वान्टम गुणहरू निर्माण गर्न सके र तिनलाई सही रूपमा मापन गर्न सक्यो भन्ने विवरण दिन्छ। यो व्यावहारिक कम्प्युटिङका लागि महत्वपूर्ण कदम हो।

यस सफलताका लागि पूर्ण रूपमा नयाँ सामग्री संरचना विकास गर्न आवश्यक पर्‍यो, जुन इन्डियम आर्सेनाइड र एलुमिनियमबाट बनेको छ। माइक्रोसफ्टले यसलाई एटम-प्रति-एटम डिजाइन र निर्माण गरेको हो। उद्देश्य नयाँ प्रकारका मायोराना कणहरू उत्पन्न गर्नु र तिनका अनौठा विशेषताहरूको फाइदा उठाएर क्वान्टम कम्प्युटिङको नयाँ युगतर्फ अघि बढ्नु रहेको थियो।

मायोराना १ लाई सञ्चालन गर्ने विश्वकै पहिलो टोपोलोजिकल कोर यसको स्थायित्वलाई ध्यानमा राखी डिजाइन गरिएको छ। हार्डवेयर स्तरमै त्रुटि-प्रतिरोधी संरचना समावेश भएकाले यो बढी भरपर्दो छ।

व्यावसायिक रूपमा महत्वपूर्ण एप्लिकेशनहरूका लागि लाखौँ क्विबिटहरूमा खर्बौं अपरेसनहरू आवश्यक पर्छन्। हाल प्रयोग भइरहेका प्रविधिहरूमा प्रत्येक क्विबिटको सूक्ष्म एनालग नियन्त्रण गर्नुपर्ने भएकाले यो सम्भव छैन। माइक्रोसफ्ट टोलीले विकास गरेको नयाँ मापन विधिले क्विबिटहरूलाई डिजिटल रूपमा नियन्त्रण गर्न सम्भव बनाउँछ, जसले क्वान्टम कम्प्युटिङको काम गर्ने तरिका नै पुनःपरिभाषित गर्दै अत्यन्त सरल बनाउँछ।

माइक्रोसफ्टका अनुसार यो प्रगतिले कम्पनीले वर्षौँ अघि लिएको टोपोलोजिकल क्विबिटको बाटो सही रहेको पुष्टि गर्छ। यो उच्च जोखिम तर उच्च प्रतिफल दिने वैज्ञानिक तथा इन्जिनियरिङ चुनौती थियो, जुन अहिले सफल भएको छ। हाल माइक्रोसफ्टले आठवटा टोपोलोजिकल क्विबिटहरू चिपमा राखेको छ, जसलाई लाखौँ क्विबिटसम्म विस्तार गर्न सकिन्छ।

“हामीले सुरुदेखि नै केवल अनुसन्धानका लागि नभई व्यावसायिक प्रभाव पार्ने क्वान्टम कम्प्युटर बनाउन चाहेका थियौँ,” माइक्रोसफ्टका प्राविधिक विज्ञ मथियास ट्रोयरले भने। “हामीलाई नयाँ प्रकारको क्विबिट आवश्यक पर्ने थाहा थियो। हामीले यसलाई विस्तार गर्नुपर्ने थियो।”

यस दृष्टिकोणकै कारण अमेरिकी रक्षा प्रविधि अनुसन्धान निकाय डार्पाले माइक्रोसफ्टलाई एक कठोर मूल्याङ्कन कार्यक्रममा समावेश गर्‍यो। यो कार्यक्रमले नयाँ क्वान्टम कम्प्युटिङ प्रविधिहरू परम्परागत अनुमानभन्दा छिटो व्यावसायिक रूपमा उपयोगी बनाउन सकिन्छ वा सकिँदैन भनेर मूल्यांकन गर्छ।

हाल माइक्रोसफ्ट दुई कम्पनीहरूमध्ये एक हो जसलाई डार्पाको US2QC (Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing) कार्यक्रममा अन्तिम चरणमा प्रवेश गर्न आमन्त्रित गरिएको छ।

यो डार्पाको ठूलो क्वान्टम बेञ्चमार्किङ इनिशियटिभको भाग हो, जसको उद्देश्य व्यावसायिक रूपमा उपयोगी पहिलो फल्ट-टोलेरन्ट क्वान्टम कम्प्युटर विकास गर्नु हो, जसको कम्प्युटेसनल क्षमता यसको लागतभन्दा बढी हुने बताइएको छ।