क्वान्टम इन्टरनेटको सम्भाव्यता कायमै: वैज्ञानिकहरुले बनाए नयाँ प्रकारको मोलिक्युलर क्युबिट

काठमाडौं ।

वैज्ञानिकहरूले एउटा नयाँ प्रकारको मोलिक्युलर क्युबिट निर्माण गरेका छन् जसले विद्यमान दूरसञ्चार प्रविधिमार्फत क्वान्टम कम्प्युटरहरू आपसमा जोड्न मद्दत गर्न सक्छ। यसलाई भविष्यको क्वान्टम इन्टरनेटको आधारशीला तयार गर्ने कार्यमा नयाँ आयाम थपिएको बुझिएको छ।

नयाँ क्युविटमा एर्बियम नामक दुर्लभ तत्व प्रयोग गरिएको छ जसमा अल्गै प्रकारको अप्टिकल र चुम्बकीय गुण छन् जसले फाइबर–अप्टिक नेटवर्कमा प्रयोग हुने उही तरंगलम्बाई मार्फत क्वान्टम सूचना पठाउन सक्छ।

लाइभसाइन्सका अनुसार टेलिकम तरंग लम्बाईमा काम गर्ने भएकाले यसलाई सिलिकन चिपमा सजिलै एकीकृत गर्न सकिने अनुसन्धानकर्ताहरूले बताएका छन्। यसले साना र थप कम्प्याक्ट क्वान्टम उपकरणको बाटो खोल्न सक्छ।

अनुसन्धान टोलीले अक्टोबर २ मा ‘साइन्स’ जर्नलमा आफ्नो अध्ययन प्रकाशित गरेको छ। विज्ञप्तिमा उनीहरूले यस प्रविधिलाई “विस्तारयोग्य क्वान्टम प्रविधिका लागि आशाजनक नयाँ आधारखडा” बताएका छन्, जसले अत्यधिक सुरक्षायुक्त सञ्चारदेखि लामो दूरीका क्वान्टम इन्टरनेटको सञ्जाल बनाउन मद्दत गर्न सक्छ।

क्वान्टम इन्टरनेटका लागि आवश्यक प्रविधि विकासमा धेरै अनुसन्धान भइरहेको छ। गत सेप्टेम्बरमा वास्तविक फाइबर–अप्टिक केबलमार्फत क्वान्टम सिग्नल पठाउन मद्दत गर्ने नयाँ चिप विकास भएको थियो। नयाँ अध्ययनमा भने अनुसन्धानकर्ताहरूले डाटा पठाउन मद्दत गर्ने नयाँ प्रकारको क्युबिट निर्माणमा केन्द्रित भए। “एर्बियम मोलेक्युलर क्युविटहरूको बहुमुखी क्षमताहरू देखाएर हामी आजकै अप्टिकल इन्फ्रास्ट्रक्चरमा सिधै जडान हुन सक्ने विस्तारयोग्य क्वान्टम नेटवर्कतर्फ अर्को कदम बढिरहेका छौँ,” अध्ययनका प्रमुख अनुसन्धानकर्ता तथा शिकागो विश्वविद्यालयका प्रोफेसर डेभिड औशालोमले विज्ञप्तिमा भनेका छन्।

क्युबिटहरू क्वान्टम सूचनाका आधारभूत एकाइ हुन्, जसले परम्परागत कम्प्युटिङका बिटजस्तै भूमिका खेल्छन्। तर तुलना त्यतिमै सीमित हुन्छ। साधारण बिटले १ वा ० को रूपमा काम गर्छन्, तर क्युविट क्वान्टम भौतिकीका विशेष नियमअनुसार एकै समयमा अनेकौँ अवस्थाहरूमा रहन सक्छ — जसलाई सुपरपोजिसन भनिन्छ।

त्यसैले दुई क्युविट एकै साथ ०–०, ०–१, १–० र १–१ सबै हुन सक्छन्। क्युविट प्रायः तीन प्रकारका हुन्छन्: सुपरकन्डक्टिङ क्युबिट (साना विद्युतीय सर्किटबाट बनेका), ट्र्याप गरिएका आयन क्युविट (विद्युतीय क्षेत्रले समातेका आवेशित परमाणुमा सूचना भण्डारण गर्ने) र फोटोनिक क्युविट (प्रकाश कणमा सूचना भण्डारण गर्ने)।

मोलेक्युलर क्युबिट भने विशेष धातुयुक्त अणुमा आधारित हुन्छ, जसको इलेक्ट्रोन स्पिनले यसको क्वान्टम अवस्था निर्धारण गर्छ। यही स्पिनबाट उत्पन्न हुने सानो चुम्बकीय क्षेत्रको दिशाले क्युबिटको मान निर्धारण हुन्छ। सामान्य बिटजस्तै १ वा ० हुन सक्छ, तर यी दुवैको सुपरपोजिसन पनि हुन सक्छ।

नयाँ एर्बियम–आधारित क्युविटको विशेषता भनेको यसले स्पिन क्युविट र फोटोनिक क्युविट दुवैको व्यवहार देखाउन सक्नु हो। यसले चुम्बकीय रूपमा सूचना भण्डारण गर्न सक्छ र प्रकाशमार्फत पढ्न सकिन्छ। प्रयोगमा अनुसन्धानकर्ताहरूले एर्बियम परमाणुको स्पिनलाई नियन्त्रित सुपरपोजिसनमा राख्न सफल भएको देखाए।

स्पिन अवस्थाले परमाणुले उत्सर्जन गर्ने प्रकाशको तरंगलम्बाईलाई प्रभावित गर्ने भएकाले टोलीले अप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपीजस्ता सामान्य प्रविधि प्रयोग गरेर यसको अवस्था पढ्न सके।

“यी मोलेक्युलहरूले चुम्बकीय संसार र अप्टिकल संसारबीच नानो–स्केल पुलको रूपमा काम गर्न सक्छन्,” अध्ययनकी सह–लेखक र शिकागो विश्वविद्यालयकी शोधकर्ता लिया वाइसले विज्ञप्तिमा भनिन्। “सूचना अणुको चुम्बकीय अवस्थामा राखेर फाइबर–अप्टिक नेटवर्क र सिलिकन फोटोनिक सर्किटमा प्रयोग हुने उही तरंगलम्बाईको प्रकाशमार्फत पढ्न सकिन्छ।”

टेलिकम तरंगलम्बाईमा काम गर्दा दुई मुख्य फाइदा मिल्छन्। पहिलो, प्रकाश सिग्नल लामो दूरीसम्म न्यून क्षतिसहित यात्रा गर्न सक्छ, जुन क्वान्टम डेटा पठाउन अत्यावश्यक छ।

दोस्रो, फाइबर–अप्टिकमा प्रयोग हुने प्रकाश सजिलै सिलिकनबाट पार हुन्छ। यदि नभएको भए डाटायुक्त प्रकाश सिलिकनले अवशोषण गर्थ्यो। प्रकाश सिग्नल सिलिकन भएर भित्रका डिटेक्टर वा अन्य फोटोनिक भागमा पुग्न सक्ने भएकाले एर्बियम–आधारित क्युविट चिपमा आधारित उपकरणका लागि उपयुक्त भएको अनुसन्धानकर्ताहरूले भने।

औशालोमका अनुसार, विस्तारयोग्यता अर्को ठूलो फाइदा हो। प्रत्येक क्युविट एक अणुबाट बनेको हुन्छ, जुन मानव कपालभन्दा करिब १ लाख गुणा सानो हुन्छ। रासायनिक संयोजन बदल्न सकिने भएकाले मोलिक्युलर क्युविटलाई अन्य धेरै वातावरणमा एकीकृत गर्न सकिन्छ।

यसले विद्यमान प्रविधिलाई क्वान्टम–अनुकूल बनाउन मद्दत गर्न सक्छ, जुन क्वान्टम प्रविधिको ठूलो चुनौती मानिन्छ। “एकीकरण प्रविधिलाई विस्तार गर्न आवश्यक कदम हो र यो अहिलेको ठूलो चुनौती पनि हो,” औशालोमले भने। “हामी यी क्युविटलाई चिपमा एकीकृत गर्ने काममा लागिरहेका छौँ र यसले नयाँ प्रकारका नियन्त्रण, पहिचान र मोलेक्युलहरू जोड्ने सम्भावना खोल्नेछ।”