کوانٹم کمپیوٹنگ ہماری دنیا میں انقلاب برپا کر سکتی ہے۔ مخصوص اور اہم کاموں کے لیے، یہ صفر یا ایک بائنری ٹکنالوجی کے مقابلے میں تیزی سے تیز ہونے کا وعدہ کرتا ہے جو آج کی مشینوں پر مشتمل ہے، لیبارٹریوں میں سپر کمپیوٹرز سے لے کر ہماری جیبوں میں اسمارٹ فونز تک۔ لیکن کوانٹم کمپیوٹرز کی ترقی کا انحصار qubits — یا کوانٹم بٹس — کے ایک مستحکم نیٹ ورک کی تعمیر پر ہے تاکہ معلومات کو ذخیرہ کیا جا سکے، اس تک رسائی حاصل کی جا سکے اور کمپیوٹنگ انجام دی جا سکے۔

اس کے باوجود آج تک جن کیوبٹ پلیٹ فارمز کی نقاب کشائی کی گئی ہے ان میں ایک عام مسئلہ ہے: وہ نازک اور بیرونی خلل کا شکار ہوتے ہیں۔ یہاں تک کہ ایک آوارہ فوٹون بھی پریشانی کا باعث بن سکتا ہے۔ غلطی برداشت کرنے والے کیوبٹس کو تیار کرنا — جو کہ بیرونی ہنگاموں سے محفوظ ہوں گے — اس چیلنج کا حتمی حل ہو سکتا ہے۔

واشنگٹن یونیورسٹی کے سائنسدانوں اور انجینئروں کی قیادت میں ایک ٹیم نے اس تلاش میں اہم پیش رفت کا اعلان کیا ہے۔ 14 جون کو شائع ہونے والے کاغذات کے ایک جوڑے میں فطرت اور 22 جون کو سائنس، وہ رپورٹ کرتے ہیں کہ، سیمی کنڈکٹر مادوں کے فلیکس کے ساتھ تجربات میں — ہر ایک میں صرف ایک ہی پرت موٹی ایٹم — انہوں نے “فریکشنل کوانٹم انوملیس ہال” (FQAH) ریاستوں کے دستخطوں کا پتہ لگایا۔ ٹیم کی دریافتیں ایک قسم کی فالٹ ٹولرنٹ کوئبٹ کی تعمیر میں ایک پہلا اور امید افزا قدم ہے کیونکہ FQAH ریاستیں کسی کی میزبانی کر سکتی ہیں — عجیب “quasiparticles” جن میں الیکٹران کے چارج کا صرف ایک حصہ ہوتا ہے۔ کچھ قسم کے اینونز کو “ٹپوولوجیکل طور پر محفوظ” کیوبٹس بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جو کسی بھی چھوٹے، مقامی خلل کے خلاف مستحکم ہوتے ہیں۔

“یہ واقعی مستقبل میں جزوی اتیجیت کے ساتھ کوانٹم فزکس کے مطالعہ کے لیے ایک نیا نمونہ قائم کرتا ہے،” ان دریافتوں کے پیچھے سرکردہ محقق Xiaodong Xu نے کہا، جو بوئنگ کے ممتاز پروفیسر آف فزکس اور UW میں میٹریل سائنس اور انجینئرنگ کے پروفیسر بھی ہیں۔ .

FQAH ریاستوں کا تعلق فریکشنل کوانٹم ہال اسٹیٹ سے ہے، مادے کا ایک غیر ملکی مرحلہ جو دو جہتی نظاموں میں موجود ہے۔ ان ریاستوں میں، برقی چالکتا کنڈکٹنس کوانٹم کے نام سے جانے والے مستقل کے عین مطابق حصوں تک محدود ہے۔ لیکن فریکشنل کوانٹم ہال سسٹمز کو عام طور پر ان کو مستحکم رکھنے کے لیے بڑے پیمانے پر مقناطیسی فیلڈز کی ضرورت ہوتی ہے، جو انہیں کوانٹم کمپیوٹنگ میں ایپلی کیشنز کے لیے ناقابل عمل بناتے ہیں۔ FQAH ریاست کو ایسی کوئی ضرورت نہیں ہے — ٹیم کے مطابق یہ “صفر مقناطیسی میدان” پر بھی مستحکم ہے۔

مادے کے اس طرح کے غیر ملکی مرحلے کی میزبانی کے لئے محققین کو غیر ملکی خصوصیات کے ساتھ ایک مصنوعی جالی بنانے کی ضرورت تھی۔ انہوں نے سیمی کنڈکٹر مواد مولیبڈینم ڈیٹیلورائڈ (MoTe) کے دو جوہری طور پر پتلے فلیکس اسٹیک کیے2) ایک دوسرے کے نسبت چھوٹے، باہمی “موڑ” زاویوں پر۔ اس ترتیب نے الیکٹرانوں کے لیے ایک مصنوعی “ہنی کامب جالی” تشکیل دیا۔ جب محققین نے اسٹیک شدہ ٹکڑوں کو مطلق صفر سے چند ڈگری تک ٹھنڈا کیا تو نظام میں ایک اندرونی مقناطیسیت پیدا ہوئی۔ اندرونی مقناطیسیت مضبوط مقناطیسی فیلڈ کی جگہ لیتی ہے جو عام طور پر فریکشنل کوانٹم ہال حالت کے لیے درکار ہوتی ہے۔ لیزرز کو تحقیقات کے طور پر استعمال کرتے ہوئے، محققین نے FQAH اثر کے دستخطوں کا پتہ لگایا، جو کوانٹم کمپیوٹنگ کے لیے کسی کی طاقت کو غیر مقفل کرنے میں ایک اہم قدم ہے۔

ٹیم – جس میں ہانگ کانگ یونیورسٹی، جاپان میں نیشنل انسٹی ٹیوٹ فار میٹریل سائنس، بوسٹن کالج اور میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کے سائنس دان بھی شامل ہیں – اپنے نظام کو کسی بھی چیز کی گہری سمجھ پیدا کرنے کے لیے ایک طاقتور پلیٹ فارم کے طور پر تصور کرتی ہے، جو روزمرہ کے ذرات جیسے الیکٹران سے بہت مختلف خصوصیات رکھتے ہیں۔ Anyons quasiparticles ہیں — یا ذرہ نما “excitations” — جو کہ الیکٹران کے حصوں کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ اپنے تجرباتی نظام کے ساتھ مستقبل کے کام میں، محققین کو امید ہے کہ اس قسم کے کواسی پارٹیکل کا ایک اور بھی زیادہ غیر ملکی ورژن دریافت کریں گے: “نان ابیلین” ایونز، جسے ٹاپولوجیکل کوئبٹس کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ لپیٹنا — یا “بریڈنگ” — ایک دوسرے کے ارد گرد غیر ابیلیئن اینونز ایک الجھی ہوئی کوانٹم حالت پیدا کر سکتے ہیں۔ اس کوانٹم حالت میں، معلومات بنیادی طور پر پورے نظام پر “پھیل گئی” ہوتی ہے اور مقامی خلل کے خلاف مزاحم ہوتی ہے – جو ٹاپولوجیکل کیوبٹس کی بنیاد بنتی ہے اور موجودہ کوانٹم کمپیوٹرز کی صلاحیتوں پر ایک اہم پیشرفت ہے۔

UW طبیعیات کے ڈاکٹریٹ کے طالب علم ایرک اینڈرسن، جو سائنس پیپر کے لیڈ مصنف اور نیچر پیپر کے شریک لیڈ مصنف ہیں، نے کہا، “اس قسم کی ٹاپولوجیکل کوئبٹ بنیادی طور پر ان لوگوں سے مختلف ہو گی جو اب بنائی جا سکتی ہیں۔” “غیر ابیلین کے عجیب و غریب سلوک انہیں کوانٹم کمپیوٹنگ پلیٹ فارم کے طور پر بہت زیادہ مضبوط بنا دے گا۔”

تین اہم خصوصیات، جن میں سے سبھی محققین کے تجرباتی سیٹ اپ میں بیک وقت موجود تھیں، نے FQAH ریاستوں کو ابھرنے کی اجازت دی:

  • مقناطیسیت: اگرچہ MoTe2 یہ کوئی مقناطیسی مواد نہیں ہے، جب انہوں نے نظام کو مثبت چارجز کے ساتھ لوڈ کیا، تو ایک “بے ساختہ اسپن آرڈر” — مقناطیسیت کی ایک شکل جسے فیرو میگنیٹزم کہتے ہیں — ابھرا۔
  • ٹوپولوجی: ان کے سسٹم کے اندر برقی چارجز میں Möbius پٹی کی طرح “ٹوئسٹڈ بینڈز” ہوتے ہیں، جو سسٹم کو ٹاپولوجیکل بنانے میں مدد کرتا ہے۔
  • تعاملات: ان کے تجرباتی نظام کے اندر چارجز FQAH حالت کو مستحکم کرنے کے لیے کافی مضبوطی سے تعامل کرتے ہیں۔

ٹیم کو امید ہے کہ، اپنے نقطہ نظر کو استعمال کرتے ہوئے، غیر ابیلیائی افراد دریافت کے منتظر ہیں۔

“فرکشنل کوانٹم غیر معمولی ہال اثر کے مشاہدہ شدہ دستخط متاثر کن ہیں،” UW طبیعیات کے ڈاکٹریٹ کے طالب علم جیاکی کائی نے کہا، نیچر پیپر کے شریک لیڈ مصنف اور سائنس پیپر کے شریک مصنف۔ “نظام میں نتیجہ خیز کوانٹم ریاستیں دو جہتوں میں نئی ​​طبیعیات کو دریافت کرنے کے لیے ایک لیبارٹری پر ایک چپ ہوسکتی ہیں، اور کوانٹم ایپلی کیشنز کے لیے نئے آلات بھی۔”

“ہمارا کام طویل عرصے سے مطلوب FQAH ریاستوں کا واضح ثبوت فراہم کرتا ہے،” Xu نے کہا، جو مالیکیولر انجینئرنگ اینڈ سائنسز انسٹی ٹیوٹ، انسٹی ٹیوٹ فار نینو انجینئرڈ سسٹمز اور کلین انرجی انسٹی ٹیوٹ کے رکن بھی ہیں، سبھی UW میں ہیں۔ “ہم فی الحال برقی نقل و حمل کی پیمائش پر کام کر رہے ہیں، جو صفر مقناطیسی میدان میں جزوی جوش کے براہ راست اور غیر واضح ثبوت فراہم کر سکتے ہیں۔”

ٹیم کا خیال ہے کہ، ان کے نقطہ نظر کے ساتھ، ان غیر معمولی FQAH ریاستوں کی چھان بین اور جوڑ توڑ عام ہو سکتی ہے — کوانٹم کمپیوٹنگ کے سفر کو تیز کرنا۔

کاغذات کے اضافی شریک مصنفین UW ڈیپارٹمنٹ آف فزکس میں ولیم ہولٹزمین اور ینونگ ژانگ ہیں۔ Di Xiao, Chong Wang, Xiaowei Zhang, Xiaoyu Liu اور Ting Cao UW ڈیپارٹمنٹ آف میٹریلز سائنس اینڈ انجینئرنگ میں؛ ہانگ کانگ یونیورسٹی میں فینگ رین فین اور وانگ یاو اور ہانگ کانگ میں نظریاتی اور کمپیوٹیشنل فزکس کے مشترکہ انسٹی ٹیوٹ؛ جاپان میں نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف میٹریل سائنس سے تاکاشی تانیگوچی اور کینجی واتنابے؛ بوسٹن کالج کی ینگ رن؛ اور لیانگ فو ایم آئی ٹی میں۔ اس تحقیق کو امریکی محکمہ توانائی، ایئر فورس آفس آف سائنٹیفک ریسرچ، نیشنل سائنس فاؤنڈیشن، ہانگ کانگ کی ریسرچ گرانٹس کونسل، کروچر فاؤنڈیشن، دی ٹینسنٹ فاؤنڈیشن، جاپان سوسائٹی فار دی پروموشن آف سائنس اور سائنس کی جانب سے مالی اعانت فراہم کی گئی۔ یونیورسٹی آف واشنگٹن۔



>Source link>

>>Join our Facebook Group be part of community. <<

By hassani

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *