বালি থেকে সুপারপজিশন পর্যন্ত: একটি শক্তিশালী সিলিকন কোয়ান্টাম কম্পিউটারের দিকে একটি মূল পদক্ষেপ
আমাদের ফোন, গাড়ি, টেলিভিশন, চিকিৎসা ডিভাইস বা এমনকি ওয়াশিং মেশিনই হোক না কেন, আমাদের এখন সর্বত্র কম্পিউটার রয়েছে। বড় কম্পিউটার ব্যবহার করে, আমরা পাওয়ার গ্রিডের অপারেশন পরিচালনা, একটি বিমানের নকশা, আবহাওয়ার পূর্বাভাস বা বিভিন্ন ধরনের কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা (AI) প্রদানের মতো বড় সমস্যাগুলি সমাধান করি।
তবে এই সমস্ত মেশিনগুলি ক্লাসিক্যাল কৌশলগুলি ব্যবহার করে এক এবং শূন্য (বিট) আকারে ডেটা ম্যানিপুলেট করে কাজ করে যা প্রাচীনকালে অ্যাবাকাস আবিষ্কারের পর থেকে পরিবর্তিত হয়নি।
কোয়ান্টাম কম্পিউটিং সুবিধা উপলব্ধি
মানবজাতির অক্লান্ত প্রযুক্তিগত অগ্রগতি এখন আমাদের এমন সমস্যার মুখোমুখি করছে যা সবচেয়ে শক্তিশালী ক্লাসিক্যাল সুপার কম্পিউটার দিয়েও সমাধান করা যায় না।
এই চ্যালেঞ্জগুলির জন্য, আমাদের একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার দরকার। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের অদ্ভুত নিয়মগুলিকে কাজে লাগানোর মাধ্যমে, আমরা ভ্যাকসিন এবং ড্রাগ ডিজাইন, আর্থিক ঝুঁকি ব্যবস্থাপনা, শিল্প তথ্য প্রক্রিয়াকরণ, নিরাপদ ডেটা এবং যোগাযোগ ব্যবস্থার পাশাপাশি মেশিন লার্নিং এবং এআই সহ অনেক খাতকে উপকৃত করতে সক্ষম হতে পারি।
কোয়ান্টাম কম্পিউটার কোয়ান্টাম বিট বা "কুবিটস" এ তথ্য সঞ্চয় করে। একটি কিউবিট দুই বা ততোধিক অবস্থা সহ যেকোনো কোয়ান্টাম বস্তু হতে পারে-উদাহরণস্বরূপ, একটি একক ইলেক্ট্রন যা একটি স্পিন-আপ বা স্পিন-ডাউন অবস্থায় থাকতে পারে।
মাইক্রোওয়েভ বা লেজার রশ্মি ব্যবহার করে , এই কিউবিটগুলিকে হেরফের করা যেতে পারে এবং এমনকি এমন অবস্থায় রাখা যেতে পারে যেগুলি এক এবং শূন্যের একটি কোয়ান্টাম যান্ত্রিক মিশ্রণ - একটি অবস্থা যা "সুপারপজিশন" নামে পরিচিত। এই বহুমুখিতা একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারের দুর্দান্ত সম্ভাবনার জন্য কাঠামো তৈরি করে।
কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি গণনামূলক কাজগুলি মোকাবেলা করতে পারে যাতে অন্যথায় অসম্ভব গণনা-প্রক্রিয়া যা ক্লাসিক্যাল সুপারকম্পিউটারগুলিতে শতাব্দী সময় নেয়-ঘন্টার মধ্যে সঞ্চালিত হতে পারে।
কিন্তু সমাজের সাথে প্রাসঙ্গিক জটিল কম্পিউটেশনাল সমস্যাগুলি মোকাবেলা করার জন্য একটি শক্তিশালী কোয়ান্টাম কম্পিউটারের প্রয়োজন হবে - একটি চিপ আর্কিটেকচার, আকার এবং জটিলতা অত্যাধুনিক ক্লাসিক্যাল প্রসেসরগুলির সাথে তুলনীয়।
অন্য কথায়, একটি কোয়ান্টাম প্রসেসর যেখানে প্রচুর পরিমাণে ভৌত কিউবিট রয়েছে, অর্ডার করা অ্যারেতে সাজানো, বা "স্কেলযোগ্য অ্যারে।"
কোয়ান্টাম ডিভাইস তৈরি করা
সিলিকন—সৈকতের বালি থেকে তৈরি—আজকের তথ্য প্রযুক্তি শিল্পের মূল উপাদান কারণ এটি একটি প্রচুর এবং বহুমুখী সেমিকন্ডাক্টর।
আমরা ইতিমধ্যেই সিলিকন থেকে তৈরি কোয়ান্টাম ডিভাইস তৈরি করছি যা ডোপান্ট পরমাণুর সাহায্যে তৈরি করা হয়েছে —সিলিকনের বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করতে ইচ্ছাকৃতভাবে অন্যান্য উপাদান থেকে অমেধ্য যোগ করা হয়েছে।
আমরা দেখিয়েছি কিভাবে এই ডিভাইসগুলোকে কোয়ান্টাম স্টেট দিয়ে প্রোগ্রাম করা যায় একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারের জন্য qubits গঠন করতে।
যাইহোক, এখনও অবধি রাস্তার বাধা হল যে কিউবিটগুলি তাদের পরিবেশে ক্ষুদ্র অপূর্ণতার জন্যও খুব সংবেদনশীল যার ফলে কিউবিট তার তথ্য (ডিকোহেরেন্স নামে পরিচিত) হারাতে পারে যার জন্য গণনা পুনরায় সেট করতে হবে।
আমাদের পূর্ববর্তী কাজ দেখিয়েছে যে পরিবেশের পরিবর্তনের সংস্পর্শে এলে সিলিকনের ডোপ্যান্ট পরমাণু থেকে তৈরি কিউবিটগুলি খুব টেকসই হয়।
এখন, আমাদের সর্বশেষ গবেষণা , অ্যাডভান্সড ম্যাটেরিয়ালস -এ প্রকাশিত , দেখায় যে কীভাবে একটি সিলিকন চিপে একক ডোপান্ট পরমাণুর বড় অ্যারে তৈরি করা যায়, যা একটি শক্তিশালী কোয়ান্টাম কম্পিউটারের ভিত্তি তৈরি করতে পারে।
টেকসই কিউবিট তৈরির জন্য সিলিকন এবং এর ডোপান্ট পরমাণুর পছন্দসই বৈশিষ্ট্যগুলি ভোরের কোয়ান্টাম যুগে নতুন উদ্দেশ্যে স্ট্যান্ডার্ড সিলিকন ফ্যাব্রিকেশন প্রক্রিয়াগুলির অভিযোজন করার অনুমতি দেয়।
আমাদের আবিষ্কার একটি সিলিকন যন্ত্রে বসানো পরমাণুর বৃহৎ মাপের অর্ডারকৃত অ্যারে তৈরির একটি উপায়। কিন্তু শুধু কোনো পরমাণু নয়। আমাদের অগ্রগতি হল কিভাবে এই অ্যারেগুলিকে এমন উপাদানগুলি থেকে তৈরি করা যায় যা নতুন qubit প্রার্থীদের প্রতিশ্রুতি দেয়।
সিলিকনে ডোপান্ট পরমাণু রোপন করা সিলিকন চিপ তৈরির একটি আদর্শ কৌশল।
আমরা আবিষ্কার করেছি যে আমরা যদি আমাদের সিলিকন চিপগুলিকে ক্ষুদ্র পৃষ্ঠের ইলেক্ট্রোড দিয়ে সজ্জিত করি, তাহলে চিপে থামার সময় এটি তৈরি করা বৈদ্যুতিক সংকেত থেকে আমরা নির্ভরযোগ্যভাবে একটি একক পরমাণুর ইমপ্লান্টেশন নিবন্ধন করতে পারি।
এই সংকেতগুলি আশ্চর্যজনকভাবে শক্তিশালী বলে প্রমাণিত হয়েছে, যা আমাদেরকে খুব উচ্চ বিশ্বস্ততার সাথে সিলিকন ডিভাইসগুলিতে পারমাণবিক অ্যারে তৈরি করতে দেয়।
এখন, অ্যান্টিমনি, বিসমাথ এবং জার্মেনিয়াম সহ নতুন শারীরিক কিউবিটগুলি শক্তিশালী বৈশিষ্ট্যগুলি অফার করে যা সিলিকন কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলির জন্য নতুন বিকল্প সরবরাহ করে।
সিলিকনে স্কেলযোগ্য দাতা অ্যারে তৈরি করা
আমাদের নতুন কাগজ দেখায়, কৌশলটি এমনকি ডায়াটমিক অ্যান্টিমনি অণুর জন্যও কাজ করে যাতে প্রতিটি ইমপ্লান্টেশন ইভেন্টের ফলে অ্যান্টিমনি পরমাণুর ঘনিষ্ঠ ব্যবধানে জোড়া হয়।
এই জোড়াগুলি অনেকগুলি উচ্চ-মানের শারীরিক কিউবিট হোস্ট করতে সক্ষম যা একটি একক ইলেকট্রনিক গেট দিয়ে নিয়ন্ত্রণ করা যায়, যা "মাল্টি-কুবিট-গেট-অপারেশন" নামে পরিচিত।
এখন যেহেতু আমরা দেখিয়েছি যে আমাদের অভিনব কৌশল কাজ করে, সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পরবর্তী ধাপ হল পারমাণবিক অ্যারে থেকে একটি কোয়ান্টাম প্রসেসর তৈরি করা যা কিউবিট ইন্টারঅ্যাকশনগুলিকে প্রোগ্রাম এবং নিয়ন্ত্রণ করার জন্য প্রয়োজনীয় সার্কিট্রির সাথে কনফিগার করা হয়েছে।
সু-প্রতিষ্ঠিত শিল্প-উৎপাদন সরঞ্জামগুলি থেকে বিকশিত মাপযোগ্য পারমাণবিক অ্যারে তৈরি করার ক্ষমতা নির্ভরযোগ্য কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরি করতে ক্লাসিক্যাল কম্পিউটিং-এর জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ উপাদান সিলিকনকে অভিযোজিত করে
