போட்டான் டிஸ்டில்லேஷன் ஃபோட்டோனிக் குவாண்டம் கணிப்பை பெரிதாக்குவதை மிகவும் எளிதாக்கக்கூடும்

குவாண்டம் அளவுக்கான வேறொரு பாதை

குவாண்டம் கணிப்பில் மிகப் பெரிய வாக்குறுதிகளில் ஒன்று, பல பிற qubit தளங்களைப் போல அல்லாமல், ஃபோட்டான்கள் அறை வெப்பநிலையில் இயங்க முடியும் என்பதே. இதனால் ஃபோட்டோனிக் குவாண்டம் அமைப்புகள் பெரிய அளவிலான இயந்திரங்களுக்கு சாத்தியமான ஒரு நடைமுறை வழியாக கவர்ச்சிகரமாகின்றன. அதேசமயம், இது ஒரு கடினமான பிரச்சினையையும் உருவாக்குகிறது: கண்ணாடிகள், beam splitters, மற்றும் பிற ஒளி கூறுகள் வழியாக ஒளியை நகர்த்துவது இரைச்சலையும் பிழைகளையும் அறிமுகப்படுத்துகிறது, அவற்றைக் கட்டுப்படுத்துவது இதுவரை கடினமாக இருந்தது. photon distillation என்று அழைக்கப்படும் புதிய நுட்பம், இந்த பலவீனத்தை அது தோல்வியடைந்த கணிப்பாக விரிவடைவதற்கு முன்பே சமாளிக்கும் வழியாக முன்வைக்கப்படுகிறது.

சமீபத்திய arXiv ஆய்வின் பின்னணியிலுள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுவதின்படி, இந்த முறை ஃபோட்டோனிக் அமைப்புகளில் பிழை-குறைப்புக்கு நிகரான நேர்மறை அணுகுமுறையை வழங்குகிறது. அந்த சொற்றொடர் முக்கியமானது. இந்தத் துறையின் பொறியியல் சவாலின் பெரும்பகுதி, பிழை-கட்டுப்பாட்டு உத்திகள் தாங்கள் காப்பாற்ற வேண்டிய தளத்தின் மதிப்பையே அழித்துவிடும் அளவுக்கு மிகுந்த கூடுதல் சுமையை ஏற்படுத்துகிறதா என்பதில்தான் உள்ளது. அமைப்பை மூழ்கடிக்காமல் இரைச்சலைக் குறைக்கும் நுட்பம், ஃபோட்டோனிக் குவாண்டம் கணிப்புக்கு இதுவரை தேவைப்பட்டதே ஆகும்.

ஃபோட்டோனிக் அமைப்புகள் ஏன் கவர்ச்சிகரமும் கடினமும்

ஃபோட்டோனிக் குவாண்டம் கணினிகள் qubits உருவாக்கவும் அவற்றை மாற்றவும் superconducting circuitsக்கு பதிலாக ஒளிக்கதிர்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. விஞ்ஞானிகள் ஃபோட்டான்களை கவனமாக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒளி அமைப்புகள் வழியாக செலுத்தி, கணிப்புக்கு ஆதரவளிக்கக்கூடிய குவாண்டம் நிலைகளில் அவற்றை வைக்கின்றனர். இந்த அமைப்புகள் அறை வெப்பநிலையில் இயங்க முடிவது அவற்றின் மிக வெளிப்படையான நன்மைகளில் ஒன்று, குறிப்பாக மிகவும் குளிர்ந்த சூழலைத் தேவைப்படும் கட்டமைப்புகளுடன் ஒப்பிடுகையில்.

ஆனால் ஃபோட்டோனிக் கணிப்பை வெப்ப ரீதியாக வசதியாக்கும் அதே தொடர்ச்சியான இயக்கமே அதன் பிழை பிரச்சினைக்கும் பங்களிக்கிறது. ஒளி எப்போதும் நகர்ந்துகொண்டே இருக்கிறது, மேலும் கணிப்பை சாத்தியமாக்கும் தொடர்புகள் குறிப்பிடத்தக்க இரைச்சலையும் உருவாக்க முடியும். fault-tolerant, universal quantum computing-ஐ நோக்கி செல்லும் துறைக்கு, இது நம்பகத்தன்மையை இரண்டாம் நிலை மேம்பாட்டு பிரச்சினையாக அல்ல, அடிப்படைத் தடையாக மாற்றுகிறது.

Photon Distillation என்ன மாற்றுகிறது

புதிய ஆய்வு, பிழைகள் முழுமையாக உருவாவதற்குப் பிறகு அவற்றைக் கண்டறிவதைவிட, அவை உருவாகும் முன்பே தடுக்க முயல்கிறது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் photon distillation-ஐ, அளவுபடுத்துதலை கட்டுப்படுத்தக்கூடிய இரைச்சலை அகற்றும் வகையில் ஒளியை “distill” செய்வதாக விவரிக்கின்றனர். நடைமுறையில், இதன் பொருள், ஒளி நிலைகளை அவை மேலும் சிக்கலான கணக்கீட்டு கட்டங்களுக்கு நுழைவதற்கு முன்பே சுத்தமாக்க முடியும்; இதன் மூலம் அமைப்பு பெரிதாகும் போதும் அது பயன்படத்தக்கதாகத் தொடரும் வாய்ப்பு அதிகரிக்கிறது.

அது நிலைத்திருந்தால், இந்த முன்னேற்றம் முக்கியமானது, ஏனெனில் பல வாக்குறுதியான குவாண்டம் அணுகுமுறைகள் சிக்கலில் மாட்டிக்கொள்ளும் இடமே அளவுபடுத்துதல். சிறிய டெமோக்கள் தனித்துப் பார்க்கும்போது மிகச் சிறப்பாகத் தோன்றலாம். உண்மையான சோதனை என்னவெனில், அதே architecture பிழை விகிதங்கள் கணிப்புத் திறனைவிட வேகமாக அதிகரிக்காமல் பெரிதாக முடியுமா என்பதே. அறிவிக்கப்பட்ட முடிவு ஃபோட்டோனிக் அமைப்புகள் fault tolerance-ஐத் தீர்த்துவிட்டன என்று அர்த்தமல்ல; ஆனால் இதற்கு முன் இருந்ததைவிட ஒரு அதிகமான சாத்தியமான பாதையை அது சுட்டிக்காட்டுகிறது.

குவாண்டம் ஹார்ட்வேர் போட்டி சூழல்

குவாண்டம் கணிப்பு இன்னும் பல ஹார்ட்வேர் அணுகுமுறைகள் போட்டியிடும் ஒரு பல்துறைத் துறையாகவே உள்ளது; அவற்றில் ஒவ்வொன்றும் நிலையான, பயனுள்ள செயல்திறனை வழங்க முடியும் என்பதை நிரூபிக்க முயல்கின்றன. Superconducting systems-க்கு அதிக கவனம் கிடைத்துள்ளது, ஆனால் ஃபோட்டோனிக் அணுகுமுறைகள் அவற்றின் செயல்பாட்டு நிலைகள் மற்றும் கருத்தியல் அழகுக்காக வலுவான வாதத்தைத் தக்கவைத்துள்ளன. அவற்றுக்கு இதுவரை இல்லாதது, அளவு பிரச்சினைக்கு போதுமான நம்பிக்கை தரும் பதிலாகும்.

அதனால் இந்த புதிய முடிவு குறிப்பிட்ட பரிசோதனைக்கு அப்பாலும் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது. ஃபோட்டோனிக் தளங்களை நம்பகமான அளவுபடுத்தல் கதைக்கு நெருக்கமாக தள்ளும் எந்த மேம்பாடும், குவாண்டம் ஹார்ட்வேர் போட்டி வரைபடத்தை மாற்றுகிறது. அது ஒரு வெற்றியாளரை உறுதி செய்யாது, ஆனால் cryogenic சூழல்களுக்கு வெளியே இயங்குவது எளிதாக இருப்பதைவிட ஃபோட்டோனிக்ஸுக்கு வலுவான தொழில்நுட்ப வாதத்தை அளிக்கிறது.

முக்கிய எச்சரிக்கை: இது இன்னும் வெளியீட்டுக்குத் தயாராக இல்லை

இந்த ஆய்வு arXiv-இல் பதிவேற்றப்பட்டது; அதனால் இதை முழுமையான பொறியியல் முன்னேற்றமாக அல்ல, முக்கியமான ஆராய்ச்சி சிக்னலாகவே பார்க்க வேண்டும். ஃபோட்டோனிக் குவாண்டம் கணிப்பில் வாக்குறுதியான யோசனைகள் கடினமான செயல்படுத்தல் வரம்புகளுடன் மோதும் நீண்ட வரலாறு உள்ளது. photon distillation-ன் முக்கியத்துவம், அது பெரிய அமைப்புகள், வேறுபட்ட workloads, மற்றும் ஒருங்கிணைந்த குவாண்டம் ஹார்ட்வேர் நடைமுறை கட்டுப்பாடுகள் ஆகியவற்றிலும் உறுதியானதாக இருக்கும் என்பதைப் பொறுத்தே அமையும்.

எனினும், திசை குறிப்பிடத்தக்கது. இந்தத் துறைக்கு முன்னேற்றம் பெற ஒரே நேரத்தில் எல்லாப் பிரச்சினைகளையும் தீர்க்கத் தேவையில்லை. அழகான ஆய்வகக் கருத்துகளுக்கும் நியாயமாக அளவுபடுத்தக்கூடிய கட்டமைப்புகளுக்கும் இடையிலான தூரத்தை குறைக்கும் முன்னேற்றங்களே தேவையாகும். பிழைகளை முன்கூட்டியே தடுக்க நேரடியாக நோக்கமிடும் ஒரு முறை, முழுமையான fault tolerance கிடைப்பதற்கு முன்னரே கூட, ஒரு தளத்தின் எதிர்காலக் கண்ணோட்டத்தை மாற்றக்கூடிய வகையான முன்னேற்றமே.

அடுத்த பாதைக்கு இதன் பொருள்

ஃபோட்டோனிக் குவாண்டம் கணிப்பு நீண்ட காலமாக வாக்குறுதியான, ஆனால் கடினமான பாதையாகக் கருதப்படுகிறது. அதன் வாக்குறுதி அறை வெப்பநிலையில் ஒளி-அடிப்படையிலான கணிப்பில்தான் உள்ளது. அதன் சிரமம், அதே ஒளி-அடிப்படையிலான architecture உருவாக்கும் இரைச்சலைக் கட்டுப்படுத்துவதில்தான் உள்ளது. photon distillation இந்த மைய முரண்பாட்டைச் சுற்றிச் செல்லாமல் நேரடியாகத் தாக்கும் முயற்சியாகத் தோன்றுகிறது.

எதிர்கால ஆய்வுகள் இந்த முடிவை உறுதிப்படுத்தினால், இந்த முன்னேற்றம் ஒருமுறை நடந்த தொழில்நுட்பத் திருத்தமாக அல்ல, ஃபோட்டோனிக் அமைப்புகளுக்கான உத்தி மாற்றமாக நினைவுகூரப்படலாம்: குவாண்டம் வளம் இயந்திரத்தின் மிகப் பிழை-உணர்திறனுள்ள பகுதிகளுக்குள் நுழைவதற்கு முன்பே அதை மேம்படுத்துதல். அது அளவுபடுத்தல் சவாலை முடிவுக்குக் கொண்டு வராது; ஆனால் அதை குறிப்பிடத்தக்க அளவில் மேலாண்மை செய்யக்கூடியதாக மாற்றும். குவாண்டம் கணிப்பில், அது பெரும்பாலும் ஒரு அழகான யோசனையும் சாத்தியமான தொழில்நுட்பமும் இடையிலான வித்தியாசமே.

• photon distillation ஃபோட்டோனிக் குவாண்டம் கணினிகளில் பிழைகள் சேரும் முன்பே அவற்றைக் குறைக்க முடியும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுகின்றனர்.
• இந்த அணுகுமுறை ஒளி-அடிப்படையிலான குவாண்டம் ஹார்ட்வேரை அளவுபடுத்துவதில் உள்ள முக்கிய தடைகளில் ஒன்றை நோக்குகிறது.
• இந்த முடிவு arXiv preprint-இல் வெளியிடப்பட்டு, இன்னும் பரவலான சரிபார்ப்புக்காக காத்திருக்கிறது.

இந்தக் கட்டுரை Live Science செய்திகளின் அடிப்படையில் தயாரிக்கப்பட்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.