अमेरिकी रक्षा उन्नत अनुसंधान परियोजना एजेंसी (डीएआरपीए) के एक कार्यक्रम ने क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र में एक बड़ी सफलता हासिल करने का दावा किया है। नॉइज़ी इंटरमीडिएट क्वांटम डिवाइसेस (ONISQ) प्रोजेक्ट के अनुकूलन ने तार्किक क्वांटम बिट्स (क्यूबिट्स) के साथ दुनिया का पहला क्वांटम सर्किट बनाया है।
क्वांटम कंप्यूटिंग कुछ जादुई या पागल अवधारणाओं पर आधारित है और इसमें कंप्यूटर की हमारी समझ में क्रांतिकारी बदलाव लाने की क्षमता है। क्वांटम प्रभावों और कुछ अपेक्षाकृत जटिल गणितीय ज्ञान का उपयोग करके, क्वांटम कंप्यूटिंग सूचना प्रसंस्करण की गति को शास्त्रीय कंप्यूटिंग के परिमाण के कई आदेशों तक बढ़ा सकती है, और कृत्रिम बुद्धिमत्ता, जैव रसायन, क्रिप्टोग्राफी और अन्य क्षेत्रों के विकास को बढ़ावा दे सकती है।
यह सब बहुत प्रभावशाली है, लेकिन रास्ते में लड़खड़ा गया है, क्योंकि प्रायोगिक चरण से परे क्वांटम कंप्यूटिंग प्राप्त करना काफी कठिन साबित हुआ है। इसका एक कारण यह है कि क्वांटम कंप्यूटिंग में त्रुटि दर बहुत अधिक है, जो आश्चर्य की बात नहीं है क्योंकि क्वांटम कंप्यूटिंग के सिद्धांत इस तथ्य पर आधारित हैं कि शास्त्रीय कंप्यूटिंग के एक और शून्य बाइनरी के विपरीत, कुछ एक, एक शून्य, या एक और एक शून्य दोनों एक ही समय में हो सकते हैं।
चाल इन त्रुटि-प्रवण या "शोर" प्रोसेसर को क्लासिक सिस्टम के साथ जोड़कर अधिक व्यावहारिक बनाने का एक तरीका ढूंढना है। DARPA के मामले में, इसमें तार्किक क्वैबिट विकसित करके रक्षा और उद्योग में उत्पन्न होने वाली अनुकूलन समस्याओं को हल करने पर ध्यान केंद्रित करना शामिल है, एक उच्च-स्तरीय अमूर्तता जो क्वांटम एल्गोरिदम की तरह काम करती है और Rydberg qubits पर आधारित है, जो भौतिक घटक हैं जो दो-राज्य क्वांटम सिस्टम की तरह कार्य करते हैं।
DARPA के रक्षा विज्ञान कार्यालय में ONISQ कार्यक्रम प्रबंधक डॉ. मुकुंद वेंगालाटोर ने कहा, "रिडबर्ग क्वैबिट में गुणों की एकरूपता का लाभ है - जिसका अर्थ है कि प्रत्येक क्वबिट अगले से अप्रभेद्य रूप से व्यवहार करता है।" "यह सुपरकंडक्टिंग क्वैबिट जैसे अन्य प्लेटफार्मों के मामले में नहीं है, जहां प्रत्येक क्वबिट अद्वितीय है और इसलिए विनिमेय नहीं है।"
"Rydberg qubits की एकरूपता उन्हें तेजी से स्केल करने की अनुमति देती है, और उन्हें क्वांटम सर्किट पर लेज़रों द्वारा आसानी से हेरफेर और स्थानांतरित करने की भी अनुमति देती है। यह उन्हें क्रमिक रूप से जोड़कर qubit संचालन करने के वर्तमान त्रुटि-प्रवण दृष्टिकोण पर काबू पाती है, जिससे पूरे चिप में त्रुटियां फैलती हैं। अब क्वांटम चिप्स पर qubits के गतिशील पुनर्संरचना की कल्पना करना संभव है जो अब क्वांटम सर्किट को अनुक्रमिक रूप से चलाने तक सीमित नहीं हैं। हम अब लेजर चिमटी का उपयोग कर सकते हैं सर्किट में एक स्थान से दूसरे स्थान पर क्विबिट्स (सभी क्यूबिट्स) के पूरे संग्रह को लाने के लिए, एक ऑपरेशन चलाएं, और फिर उन्हें उनके मूल स्थान पर वापस रखें "गतिशील रूप से पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य और चलने योग्य रेडबर्ग लॉजिक क्यूबिट्स स्केलेबल क्वांटम कंप्यूटिंग प्रोसेसर के डिजाइन और निर्माण के लिए पूरी तरह से नई अवधारणाओं और प्रतिमानों को खोलते हैं।"
वर्तमान में, DARPA ने 48 तार्किक क्वैबिट को जोड़ा है, लेकिन व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटरों के लिए आवश्यक जटिलता के स्तर को प्राप्त करने के लिए कई और की आवश्यकता है। हालाँकि, यह मूल रूप से दोष-सहिष्णु क्वांटम कंप्यूटर के लिए आवश्यक लाखों क्यूबिट से बहुत कम होगा।
"अगर किसी ने तीन साल पहले ONISQ कार्यक्रम की शुरुआत में भविष्यवाणी की थी कि Rydberg (बहुत उच्च प्रिंसिपल क्वांटम संख्या के साथ एक या अधिक इलेक्ट्रॉनों वाला एक उत्साहित परमाणु) तटस्थ परमाणु एक तार्किक कक्षा के रूप में काम कर सकता है, तो किसी ने भी इस पर विश्वास नहीं किया होगा," DARPA के तकनीकी सलाहकार डॉ. गुइडो ज़ुकेरेलो ने कहा।
यह DARPA का इन कम अध्ययन किए गए क्वैबिट और अधिक अध्ययन किए गए आयनिक और सुपरकंडक्टिंग सर्किट की क्षमता पर दांव लगाने का तरीका है। एक खोजपूर्ण कार्यक्रम के रूप में, ONISQ शोधकर्ताओं को अनुकूलन फोकस से परे अद्वितीय नए अनुप्रयोगों का पता लगाने की गुंजाइश देता है। इसलिए, हार्वर्ड के नेतृत्व वाली टीम इन रेडबर्ग क्वैबिट्स की क्षमता का अधिक दोहन करने और उन्हें तार्किक क्वैबिट्स में परिवर्तित करने में सक्षम थी, जो एक बहुत ही महत्वपूर्ण खोज है।