কোয়ান্টাম ফেজ ডায়াল পরিবর্তন করা
কোয়ান্টাম কম্পিউটিং দীর্ঘকাল ধরে ওষুধ আবিষ্কার থেকে শুরু করে এনক্রিপশন পর্যন্ত বিভিন্ন ক্ষেত্রে বিপ্লব আনার প্রতিশ্রুতি দিয়েছে, কিন্তু নির্ভরযোগ্য কোয়ান্টাম হার্ডওয়্যার তৈরি করা অত্যন্ত কঠিন প্রমাণিত হয়েছে। সবচেয়ে কাঙ্ক্ষিত নির্মাণ ব্লকগুলির মধ্যে একটি — টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টররা — বিশেষভাবে দুর্লভ হয়েছে। এখন, গবেষকদের একটি দল এই বিদেশী উপকরণ তৈরির জন্য একটি চমকপ্রদ সরল পদ্ধতি প্রদর্শন করেছে, সম্ভবত কোয়ান্টাম কম্পিউটার উন্নয়নে একটি প্রধান বাধা দূর করছে।
মূল অন্তর্দৃষ্টিতে একটি প্রতারণামূলকভাবে সরল সমন্বয় জড়িত: অত্যন্ত পাতলা স্ফটিক ফিল্মে টেলুরিয়াম থেকে সেলেনিয়ামের সঠিক অনুপাত পরিবর্তন করা। এই রাসায়নিক সমন্বয় সাবধানে সামঞ্জস্য করে, গবেষকরা উপাদানের মধ্যে ইলেকট্রনিক মিথস্ক্রিয়া পদ্ধতিগতভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে সক্ষম হয়েছিলেন, কার্যকরভাবে বিভিন্ন কোয়ান্টাম পর্যায়ের মধ্য দিয়ে ডায়াল করছিলেন যতক্ষণ না তারা টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থায় পৌঁছান।
ফলাফলটি উল্লেখযোগ্য কারণ টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টররা একটি বিশেষ ধরনের কোয়ান্টাম উত্তেজনা হোস্ট করে যাকে মাজোরানা ফার্মিয়ন বলা হয় — কণা যা তাদের নিজস্ব প্রতিকণা। এই বিদেশী কোয়াসিপার্টিকেলগুলি তাত্ত্বিকভাবে অনেক বাধাগুলির প্রতিরোধী যা প্রচলিত কোয়ান্টাম বিটকে জর্জরিত করে, সেগুলি ত্রুটি-সহনশীল কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির জন্য আদর্শ প্রার্থী করে যা দীর্ঘ যথেষ্ট সুসংগত রাখতে পারে দরকারী গণনা সম্পাদন করতে।
টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টররা কেন গুরুত্বপূর্ণ
এই আবিষ্কারটি কেন গুরুত্বপূর্ণ তা বুঝতে, এটি কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের কেন্দ্রীয় চ্যালেঞ্জ বিবেচনা করতে সাহায্য করে: ডিকোহারেন্স। কোয়ান্টাম বিট, বা কিউবিট, তাদের পরিবেশের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল কোয়ান্টাম অবস্থায় তথ্য এনকোড করে। এমনকি ছোট কম্পন, তাপমাত্রা ওঠানামা বা ইলেকট্রোম্যাগনেটিক শব্দও কিউবিটকে তার কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্য হারাতে পারে, ত্রুটি চালু করে যা দ্রুত জমা হয় এবং গণনাকে অর্থহীন করে তোলে।
বর্তমান কোয়ান্টাম কম্পিউটাররা এই সমস্যার সমাধান করে ত্রুটি সংশোধনের মাধ্যমে — একটি একক যুক্তিগত কিউবিট এনকোড করার জন্য অনেক ভৌত কিউবিট ব্যবহার করে, ক্রমাগত পর্যবেক্ষণ এবং ত্রুটি সংশোধনের সাথে। এই পদ্ধতিটি কাজ করে, কিন্তু এটি অসাধারণভাবে সংস্থান-নিবিড়। আজকের সবচেয়ে উন্নত কোয়ান্টাম প্রসেসররা তাদের কিউবিটের বিশাল সংখ্যাকে প্রকৃত গণনার পরিবর্তে ত্রুটি সংশোধনের জন্য নিবেদিত করে।
টপোলজিক্যাল কিউবিটগুলি একটি মৌলিকভাবে ভিন্ন পদ্ধতি অফার করে। ভঙ্গুর কোয়ান্টাম অবস্থায় তথ্য এনকোড করার পরিবর্তে যা ক্রমাগত সংশোধন করতে হবে, টপোলজিক্যাল কিউবিটগুলি মাজোরানা ফার্মিয়ন জোড়ার বৈশ্বিক বৈশিষ্ট্যে তথ্য সংরক্ষণ করে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি স্বাভাবিকভাবে স্থানীয় বিঘ্নের বিরুদ্ধে সুরক্ষিত — একটি গিঁটের মতো যা মাত্র দড়িটি নাড়ানোর মাধ্যমে আনবাঁধা করা যায় না। এই টপোলজিক্যাল সুরক্ষা ত্রুটি সংশোধনের জন্য প্রয়োজনীয় ওভারহেড নাটকীয়ভাবে হ্রাস করতে পারে, ব্যবহারিক কোয়ান্টাম গণনাকে অনেক বেশি সম্ভাব্য করে তুলতে পারে।
টেলুরিয়াম-সেলেনিয়াম আবিষ্কার
গবেষণা দল বিসমাথ-টেলুরাইড পরিবারের উপকরণ থেকে পাতলা ফিল্মগুলির সাথে কাজ করেছিল, যা ভালভাবে পরিচিত টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর — উপকরণ যা তাদের পৃষ্ঠে বিদ্যুৎ পরিচালনা করে কিন্তু তাদের বাল্কে ইনসুলেট করে। সাবধানে নিয়ন্ত্রিত রচনা সহ এই ফিল্মগুলি বৃদ্ধি করে, টেলুরিয়াম পরমাণুগুলির জন্য সেলেনিয়াম পরমাণুগুলি ধীরে ধীরে প্রতিস্থাপন করে, গবেষকরা ম্যাপ করেছেন যে উপাদানের ইলেকট্রনিক বৈশিষ্ট্যগুলি কীভাবে বিকশিত হয়।
তারা যা খুঁজে পেয়েছিল তা হল যে একটি নির্দিষ্ট সংমিশ্রণ অনুপাতে, উপাদানের মধ্যে ইলেকট্রনগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া একটি পর্যায় রূপান্তর অনুভব করে। ইলেকট্রনগুলি এমনভাবে জোড়া শুরু করে যা সুপারকন্ডাক্টিভিটি — শূন্য প্রতিরোধের সাথে বিদ্যুৎ পরিচালনা করার ক্ষমতা — এবং টপোলজিক্যাল ক্রম উভয়ই উত্পাদন করে, গাণিতিক সম্পত্তি যা ডিকোহারেন্সের বিরুদ্ধে সুরক্ষা প্রদান করে।
গুরুত্বপূর্ণভাবে, এই রূপান্তরটি সংমিশ্রণ নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে একা অ্যাক্সেস করা যেতে পারে, চরম চাপ, বিদেশী সাবস্ট্রেট বা অন্যান্য কঠিন-টু-পুনরুত্পাদন শর্তের প্রয়োজন ছাড়াই যা টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টিভিটির পূর্ববর্তী পদ্ধতিগুলি সীমাবদ্ধ করেছে। ফিল্মগুলি আণবিক বীম এপিটাক্সি ব্যবহার করে বৃদ্ধি করা হয়েছিল, একটি সুপ্রতিষ্ঠিত কৌশল যা সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যা পরামর্শ দেয় যে উত্পাদন স্কেল করা তুলনামূলকভাবে সহজ হতে পারে।
ক্ষেত্রে পূর্ববর্তী চ্যালেঞ্জ
টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টরদের খোঁজ ঘনীভূত পদার্থ পদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে নিবিড় এবং কখনও কখনও বিতর্কিত ক্ষেত্রগুলির মধ্যে একটি হয়েছে। 2018 সালে, নেচার-এ একটি উচ্চ-প্রোফাইল কাগজপত্র সেমিকন্ডাক্টর ন্যানোয়ারগুলিতে মাজোরানা ফার্মিয়ন পর্যবেক্ষণ করার দাবি করে অন্যান্য গবেষকরা ফলাফলগুলি পুনরুত্পাদন করতে পারেনি বলে প্রত্যাহার করা হয়েছিল। সেই পর্ব সম্পূর্ণ ক্ষেত্রের উপর একটি ছায়া ফেলেছিল এবং যা প্ররোচক প্রমাণ গঠন করে তার জন্য বারটি উত্থাপিত করেছিল।
অন্যান্য পদ্ধতিতে জটিল হেটেরোস্ট্রাকচারে বিভিন্ন উপকরণ স্ট্যাকিং, উচ্চ চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ বা সংশ্লেষণ করা কঠিন উপকরণ ব্যবহার করা জড়িত। যদিও একাধিক ফ্রন্টে অগ্রগতি হয়েছে, কোনও পদ্ধতি এখনও শক্তিশালী টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টিভিটি এবং বড় আকারের কোয়ান্টাম ডিভাইস ফ্যাব্রিকেশনের জন্য প্রয়োজনীয় ব্যবহারিক উৎপাদনযোগ্যতার সংমিশ্রণ সরবরাহ করেনি।
নতুন সংমিশ্রণ-সমন্বয় পদ্ধতিটি এর সরলতার কারণেই আকর্ষণীয়। জটিল বহু-স্তর কাঠামো ইঞ্জিনিয়ারিং বা চরম অবস্থার অধীনে কাজ করার পরিবর্তে, গবেষকরা প্রদর্শন করেছেন যে একটি একক উপাদান সিস্টেম একটি ভাল-নিয়ন্ত্রিত রাসায়নিক পরিবর্তনের মাধ্যমে সুচারুভাবে পছন্দের কোয়ান্টাম অবস্থায় সুর করা যেতে পারে।
ল্যাব থেকে কোয়ান্টাম কম্পিউটার পর্যন্ত
এই আবিষ্কারটি কাজ করা কোয়ান্টাম হার্ডওয়্যারে অনুবাদ করা যাওয়ার আগে উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জগুলি অবশিষ্ট রয়েছে। টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থা খুব কম তাপমাত্রায় পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল, সুপারকন্ডাক্টিং উপকরণের জন্য যেমন সাধারণ। এই ফিল্মগুলিতে মাজোরানা ফার্মিয়নের প্রকৃত সৃষ্টি এবং হেরফের প্রদর্শন করা — এবং দেখানো যে তারা টপোলজিক্যাল কোয়ান্টাম গণনার জন্য প্রয়োজনীয় অ-অ্যাবেলিয়ান বেনিয়িং পরিসংখ্যান প্রদর্শন করে — আরও পরীক্ষা প্রয়োজন হবে।
তবে গবেষণা একটি অর্থপূর্ণ পদক্ষেপ প্রতিনিধিত্ব করে। টপোলজিক্যাল সুপারকন্ডাক্টিভিটি অধ্যয়নের জন্য একটি সুন-যোগ্য, পুনরুত্পাদনযোগ্য প্ল্যাটফর্ম সরবরাহ করে, টেলুরিয়াম-সেলেনিয়াম পাতলা ফিল্মগুলি পরীক্ষাকারীদের টপোলজিক্যাল কোয়ান্টাম কম্পিউটিংকে আন্ডারপিন করে এমন পদার্থবিজ্ঞান অনুসন্ধান করার জন্য একটি নতুন সরঞ্জাম দেয়। এবং সুপ্রতিষ্ঠিত পাতলা-ফিল্ম বৃদ্ধি কৌশলগুলির সাথে সামঞ্জস্যতা মানে যে উপকরণগুলি অন্যান্য গবেষণা গোষ্ঠী দ্বারা সহজেই উত্পাদিত হতে পারে, আবিষ্কারের গতি ত্বরান্বিত করে।
কোয়ান্টাম কম্পিউটিং শিল্পের জন্য — যা ব্যবহারিক, ত্রুটি-সহনশীল মেশিনগুলির অনুসরণে কোটি টাকা বিনিয়োগ করেছে — কোনও অগ্রগতি যা টপোলজিক্যাল কিউবিটগুলি বাস্তবতার কাছাকাছি নিয়ে আসে তা মনোযোগ দিতে মূল্যবান। এই রাসায়নিক মোড় নম্র বলে মনে হতে পারে, কিন্তু কোয়ান্টাম উপকরণের বিশ্বে, কখনও কখনও সবচেয়ে সহজ পরিবর্তনগুলি সবচেয়ে গভীর ফলাফল দেয়।
এই নিবন্ধটি সায়েন্স ডেইলি দ্বারা রিপোর্টিংয়ের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধ পড়ুন।
