কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধনের অগ্রগতির ফলে বড় আকারের কোয়ান্টাম কম্পিউটার হতে পারে

গুগল কোয়ান্টাম এআই-এর গবেষকরা কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধনের উন্নয়নে একটি গুরুত্বপূর্ণ অগ্রগতি করেছেন, একটি কৌশল যা ব্যবহারিক সমস্যা সমাধান করতে পারে এমন বড় আকারের কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির জন্য অপরিহার্য বলে মনে করা হয়। দলটি দেখিয়েছে যে কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন করার জন্য ব্যবহৃত কোয়ান্টাম বিটগুলির (কুবিট) সংখ্যা বাড়িয়ে গণনাগত ত্রুটির হার হ্রাস করা যেতে পারে। এই ফলাফলটি ফল্ট-সহনশীল কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ।

কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি আমরা কিছু জটিল সমস্যার সমাধান কিভাবে বিপ্লব করার প্রতিশ্রুতি ধারণ করি। কিন্তু এটি কেবল তখনই ঘটতে পারে যখন অনেকগুলি কিউবিট একটি একক ডিভাইসে একত্রিত করা যায়। এটি একটি ভয়ঙ্কর চ্যালেঞ্জ কারণ কিউবিটগুলি খুব সূক্ষ্ম এবং তাদের ধারণ করা কোয়ান্টাম তথ্য সহজেই ধ্বংস হয়ে যেতে পারে - যা কোয়ান্টাম গণনার ত্রুটির দিকে পরিচালিত করে।

ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারগুলিও তাদের ডেটা বিটগুলির মাঝে মাঝে ব্যর্থতার শিকার হয় এবং গণনা চালিয়ে যাওয়ার জন্য ত্রুটি-সংশোধন কৌশলগুলি ব্যবহার করা হয়। এটি বিটগুলির একটি ক্রম দ্বারা ধারণ করা ডেটা অনুলিপি করে করা হয়, তাই সেই অনুক্রমের একটি বিট ব্যর্থ হলে এটি চিহ্নিত করা সহজ। যাইহোক, কোয়ান্টাম তথ্য অনুলিপি করা যাবে না এবং তাই কোয়ান্টাম কম্পিউটার একই ভাবে সংশোধন করা যাবে না।

লজিক্যাল বিট

পরিবর্তে, একটি কোয়ান্টাম ত্রুটি-সংশোধন স্কিম ব্যবহার করা আবশ্যক। এটি সাধারণত একটি একক "লজিক্যাল কিউবিট" হিসাবে একসাথে কাজ করে এমন কিউবিটগুলির একটি অংশে কিছুটা কোয়ান্টাম তথ্য এনকোডিং জড়িত। এই ধরনের একটি কৌশল হল সারফেস কোড, যেখানে কিছু কোয়ান্টাম তথ্য কিউবিটের অ্যারেতে এনকোড করা হয়।

যদিও এটি কার্যকর হতে পারে, সিস্টেমে অতিরিক্ত কিউবিট যোগ করা ত্রুটির অতিরিক্ত উত্স যোগ করে এবং এটি পরিষ্কার ছিল না যে একটি ত্রুটি সংশোধন স্কিমে কিউবিট সংখ্যা বাড়ানোর ফলে ত্রুটিগুলি সামগ্রিকভাবে হ্রাস পাবে - একটি অত্যন্ত কাঙ্ক্ষিত প্রভাব যাকে স্কেলিং বলা হয়।

ব্যবহারিক বৃহৎ-স্কেল কোয়ান্টাম কম্পিউটিং-এর জন্য, পদার্থবিদরা বিশ্বাস করেন যে এক মিলিয়নের মধ্যে একটি ত্রুটির হার প্রয়োজন। যাইহোক, আজকের ত্রুটি সংশোধন প্রযুক্তি হাজারের মধ্যে প্রায় একজনের ত্রুটির হার অর্জন করতে পারে, তাই উল্লেখযোগ্য উন্নতি প্রয়োজন - যা একটি বড় চ্যালেঞ্জ।

বিট ফ্লিপ এবং ফেজ ফ্লিপ

এখন, গুগল কোয়ান্টাম এআই-এর গবেষকরা একটি সারফেস কোড স্কিম তৈরি করে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ এগিয়ে নিয়েছেন যা প্রয়োজনীয় ত্রুটির হারে স্কেল করা উচিত। তাদের কোয়ান্টাম প্রসেসরে সুপারকন্ডাক্টিং কিউবিট রয়েছে যা অপারেশনের জন্য ডেটা কিউবিট তৈরি করে বা ডেটা কিউবিটগুলির সংলগ্ন পরিমাপ কিউবিট তৈরি করে এবং হয় কিছুটা ফ্লিপ বা ফেজ ফ্লিপ পরিমাপ করতে পারে - দুই ধরনের ত্রুটি যা কিউবিটকে প্রভাবিত করে।

তারপরে দলটি ত্রুটিগুলি মোকাবেলা করার ক্ষমতা বাড়ানোর জন্য এই মৌলিক ডিজাইনে একাধিক উন্নতি করেছে। গবেষকরা স্বতন্ত্র কিউবিটগুলিতে ত্রুটির হার কমাতে উন্নত জালিয়াতি পদ্ধতি ব্যবহার করেছেন, যার মধ্যে তাদের ডিফ্যাসিং জীবনকাল বৃদ্ধি রয়েছে। তারা অপারেশনাল প্রোটোকলগুলিও উন্নত করেছে, যেমন দ্রুত সম্পাদন করা, পুনরাবৃত্তিমূলক পরিমাপ এবং ফুটো রিসেট - যেখানে ফুটো একটি কোয়ান্টাম অবস্থায় একটি কিউবিটের অবাঞ্ছিত রূপান্তরকে বোঝায় যা গণনায় ব্যবহৃত হয় না।

ফুটো অবস্থা রিসেট করা হচ্ছে

ত্রুটি সংশোধনের জন্য প্রতিটি ত্রুটি-সংশোধন চক্রের মধ্যবর্তী পরিমাপের ফলাফল বারবার পুনরুদ্ধার করা প্রয়োজন। এই পরিমাপগুলিতে অবশ্যই কম ত্রুটি থাকতে হবে যাতে সিস্টেমটি সনাক্ত করতে পারে যে ডেটা কিউবিটগুলিতে কোথায় ত্রুটি ঘটেছে। কিউবিট অ্যারে জুড়ে ডিকোহেরেন্স ত্রুটি কমাতেও পরিমাপ দ্রুত হতে হবে। ডিকোহেরেন্স হল একটি প্রক্রিয়া যেখানে সময়ের সাথে সাথে কিউবিটের কোয়ান্টাম প্রকৃতির অবনতি ঘটে। উপরন্তু, ফুটো অবস্থা রিসেট করা আবশ্যক.

দলটি ডায়নামিক ডিকপলিং নামে একটি প্রক্রিয়া প্রয়োগ করেছে, যা কিউবিট পরিমাপের পাশাপাশি কিউবিটগুলির মধ্যে ধ্বংসাত্মক ক্রসস্ট্যাক এড়াতে প্রয়োজনীয় বিচ্ছিন্নতা উভয়েরই অনুমতি দেয়। এখানে qubits স্পন্দিত হয় জট বজায় রাখতে এবং তার পরিমাপিত প্রতিবেশীদের সাথে একটি qubit এর মিথস্ক্রিয়া কমাতে। উন্নত প্রোটোকল কিউবিটগুলির মধ্যে সর্বাধিক অনুমোদিত ক্রসস্টাল মিথস্ক্রিয়াগুলিতে একটি সংখ্যা রাখে। Crosstalk পারস্পরিক সম্পর্কযুক্ত ত্রুটিগুলি প্রবর্তন করে যা কোডটিকে বিভ্রান্ত করতে পারে।

পরীক্ষা চালানোর সময়, সিস্টেমের সম্পূর্ণ জ্ঞান ছাড়াই কোথায় ত্রুটি ঘটেছে তা নির্ধারণ করতে ফলাফলগুলিকে ব্যাখ্যা করতে হবে। এটি ডিকোডার ব্যবহার করে করা হয়েছিল যেগুলির নির্দিষ্ট ডিভাইস সম্পর্কে আরও বিশদে অ্যাক্সেস রয়েছে যেখানে ত্রুটিগুলি ঘটেছে তার আরও ভাল ভবিষ্যদ্বাণী করতে৷

বেশি মানে কম

গবেষকরা একটি "দূরত্ব-3 অ্যারে" লজিক্যাল কিউবিট তুলনা করে তাদের ডিজাইনের মাপযোগ্যতা মূল্যায়ন করেছেন যেটিতে মোট 17টি ভৌত ​​কিউবিট একটি "দূরত্ব-5 অ্যারে" এর সাথে 49টি কিউবিট রয়েছে। তারা দেখিয়েছে যে তাদের দূরত্ব-5 কিউবিট অ্যারের ত্রুটির হার ছিল 2.914% এবং দূরত্ব-3 কিউবিট অ্যারেকে ছাড়িয়ে গেছে, যার ত্রুটির হার ছিল 3.028%। একটি qubit অ্যারের আকার বৃদ্ধি করে এই হ্রাস অর্জন করা একটি গুরুত্বপূর্ণ অর্জন এবং এটি দেখায় যে qubits সংখ্যা বৃদ্ধি ত্রুটি সহনশীল কোয়ান্টাম কম্পিউটিং একটি কার্যকর পথ। এই স্কেলেবিলিটি পরামর্শ দেয় যে একটি দূরত্ব-17 কিউবিট অ্যারে ব্যবহার করে এক মিলিয়নের মধ্যে একটির চেয়ে ভাল একটি ত্রুটির হার অর্জন করা যেতে পারে যা উপযুক্ত উচ্চ মানের 577 কিউবিট সমন্বিত। দলটি একটি 1D ত্রুটি সংশোধন কোডের দিকেও নজর দিয়েছে, যা শুধুমাত্র একটি ধরনের ত্রুটি - বিট বা ফেজ ফ্লিপের উপর ফোকাস করে। তারা দেখেছে যে একটি 49-বিট স্কিম প্রায় এক মিলিয়নের মধ্যে একটি ত্রুটির হার অর্জন করতে পারে।

আমরা কি গান তৈরি করতে কোয়ান্টাম কম্পিউটার ব্যবহার করতে পারি?

জুলিয়ান কেলি, গুগল কোয়ান্টাম এআই-এর কোয়ান্টাম হার্ডওয়্যারের পরিচালক, এই ফলাফলটিকে একটি বড় আকারের কোয়ান্টাম কম্পিউটারের দিকে স্কেল করার জন্য "একেবারে সমালোচনামূলক" বলে অভিহিত করেছেন, যোগ করেছেন যে এই পরীক্ষাটি একটি প্রয়োজনীয় গন্টলেট যা প্রতিটি হার্ডওয়্যার প্ল্যাটফর্ম এবং সংস্থাকে তাদের সিস্টেমগুলি স্কেল করার জন্য অতিক্রম করতে হবে। .

তিনি বলেছেন যে দলের পরবর্তী পদক্ষেপগুলি হল একটি আরও বড় এবং অত্যন্ত শক্তিশালী যৌক্তিক কিউবিট তৈরি করা যা ত্রুটি সংশোধনের জন্য থ্রেশহোল্ডের নীচে। "লক্ষ্য হল অ্যালগরিদমিকভাবে প্রাসঙ্গিক যৌক্তিক ত্রুটির হারগুলিকে একটি স্কেলে প্রদর্শন করা যা বর্তমানে বিদ্যমান সিস্টেমগুলির বাইরে। এটির মাধ্যমে, আমরা সিমেন্ট করব যে ত্রুটি সংশোধন কেবল সম্ভব নয়, তবে ব্যবহারিক এবং বড় আকারের কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির দিকে একটি পরিষ্কার পথ আলোকিত করে, "তিনি বলেছেন ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড.

হিদেও কোসাকা, জাপানের ইয়োকোহামা ন্যাশনাল ইউনিভার্সিটির একজন কোয়ান্টাম প্রকৌশলী এবং যিনি এই গবেষণায় জড়িত ছিলেন না, বলেছেন যে সারফেস কোডটিকে কোয়ান্টাম প্রসেসরে কিউবিট সংখ্যা স্কেল করার জন্য সর্বোত্তম ব্যবহারিক পদ্ধতি হিসাবে বিবেচনা করা হয় কারণ এটি 2D তে একটি সাধারণ কাঠামোর অনুমতি দেয়। যদিও তিনি উল্লেখ করেছেন যে এটি পাউলি এরর নামক ত্রুটির একটি শ্রেণির মধ্যে সীমাবদ্ধ, তবে মহাজাগতিক রশ্মির প্রভাব থেকে রক্ষা সহ ডিভাইসটির সম্ভাব্য ভবিষ্যতের উন্নতির সাথে অনুশীলনে এটি যথেষ্ট হবে। যদিও কোসাকা মনে করেন যে এটি শুধুমাত্র একটি সূচনা বিন্দু, যেখানে গবেষকদের অবশ্যই তাদের কার্যকারিতা আরও উন্নত করতে হবে শারীরিক কিউবিট এবং ত্রুটি সংশোধন চক্রের সংখ্যা কমাতে, তিনি বলেছেন যে "কেউ বিশ্বাস করেনি যে এটি 20 বছরের মধ্যে উপলব্ধি করা হবে যখন আমরা কোয়ান্টাম তথ্য বিজ্ঞান নিয়ে গবেষণা শুরু করেছি”।

গবেষণায় বর্ণনা করা হয়েছে প্রকৃতি.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোব্লকচেন। Web3 মেটাভার্স ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/breakthrough-in-quantum-error-correction-could-lead-to-large-scale-quantum-computers/