క్వాంటం కంప్యూటింగ్ కోసం ఒక లీపులో, యుసి శాంటా బార్బరా భౌతిక శాస్త్రవేత్తల నేతృత్వంలోని మైక్రోసాఫ్ట్ బృందం బుధవారం ఎనిమిది-కంబిట్ టోపోలాజికల్ క్వాంటం ప్రాసెసర్‌ను ఆవిష్కరించింది, ఇది ఈ రకమైన మొదటిది. శాస్త్రవేత్తల రూపకల్పనకు ప్రూఫ్-ఆఫ్-కాన్సెప్ట్‌గా నిర్మించిన చిప్, దీర్ఘకాలంగా ఎదురుచూస్తున్న టోపోలాజికల్ క్వాంటం కంప్యూటర్ అభివృద్ధికి తలుపులు తెరుస్తుంది.
“మేము ఇప్పుడు ఒకేసారి పడిపోతున్నామని మేము మూటగట్టుకుంటాము” అని మైక్రోసాఫ్ట్ స్టేషన్ క్యూ డైరెక్టర్ చెటాన్ నాయక్, యుసిఎస్‌బిలో భౌతిక శాస్త్ర ప్రొఫెసర్ మరియు క్వాంటం హార్డ్వేర్ కోసం టెక్నికల్ ఫెలో చెప్పారు మైక్రోసాఫ్ట్. శాంటా బార్బరాలో స్టేషన్ క్యూ యొక్క వార్షిక సమావేశంలో చిప్ వెల్లడైంది మరియు జర్నల్‌లో ప్రచురించబడిన ఒక కాగితంతో పాటు ప్రకృతిస్టేషన్ Q, వారి మైక్రోసాఫ్ట్ సహచరులు మరియు ఈ కొత్త క్విట్స్ యొక్క పరిశోధనా బృందం యొక్క కొలతలను ప్రదర్శించే సహకారుల హోస్ట్.
“మేము టోపోలాజికల్ సూపర్ కండక్టర్ అని పిలువబడే కొత్త స్థితిని సృష్టించాము” అని నాయక్ వివరించారు. క్వాంటం కంప్యూటింగ్‌కు ఉపయోగపడే మజోరానా జీరో మోడ్‌లు (MZM) అని పిలువబడే అన్యదేశ సరిహద్దులను ఈ దశ హోస్ట్ చేస్తుంది, అని ఆయన వివరించారు. కఠినమైన అనుకరణ మరియు వాటి హెటెరోస్ట్రక్చర్ పరికరాల పరీక్ష యొక్క ఫలితాలు అటువంటి స్థితుల పరిశీలనకు అనుగుణంగా ఉంటాయి. “ఇది మేము దీన్ని చేయగలమని, వేగంగా చేయగలమని మరియు ఖచ్చితంగా చేయవచ్చని ఇది చూపిస్తుంది” అని అతను చెప్పాడు.
పరిశోధకులు వారి ప్రకృతి ఫలితాన్ని కూడా అనుసరించారు, ప్రస్తుతం ప్రిప్రింట్‌లో ఉన్న కాగితంతో వారి సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని పూర్తిగా పనిచేసే టోపోలాజికల్ క్వాంటం కంప్యూటర్‌లోకి స్కేల్ చేయడానికి రోడ్‌మ్యాప్ గురించి వివరించారు.
మజోరానా మ్యాజిక్
క్వాంటం కంప్యూటింగ్ యొక్క వాగ్దానం దాని గణనల వేగం మరియు శక్తిలో ఉంది, ఇది అత్యంత అధునాతన శాస్త్రీయ సూపర్ కంప్యూటర్లను కూడా అధిగమిస్తుందని భావిస్తున్నారు. ఇవన్నీ క్యూబిట్, బిట్ యొక్క క్వాంటం కంప్యూటింగ్ వెర్షన్, క్లాసికల్ కంప్యూటర్ల కోసం సమాచార యొక్క ప్రాథమిక యూనిట్. క్లాసికల్ బిట్స్ సున్నా లేదా ఒకదాని స్థితిలో మాత్రమే ఉన్నప్పటికీ, క్విట్స్ సున్నా, ఒకటి మరియు మధ్యలో కలయికలను సూచిస్తాయి.
చిక్కుకున్న అయాన్ల క్వాంటం ప్రవర్తనలను ఉపయోగించుకుంటూ క్యూబిట్స్ వివిధ రూపాల్లో రావచ్చు, ఉదాహరణకు, లేదా ఫోటాన్లు. టోపోలాజికల్ వ్యవస్థలు ఎనీన్ అని పిలువబడే వేరే రకమైన కణంపై ఆధారపడి ఉంటాయి, ఇది ఒక రకమైన “క్వాసిపార్టికల్”, ఇది ఒక పదార్థం యొక్క ఉపరితలం వద్ద అనేక పరస్పర కణాల పరస్పర సంబంధం ఉన్న రాష్ట్రాల ఫలితంగా ఉద్భవించింది, ఈ సందర్భంలో సూపర్ కండక్టింగ్ నానోవైర్.
టోపోలాజికల్ క్వాంటం కంప్యూటింగ్ అటువంటి హాట్ రీసెర్చ్ ఫీల్డ్ ఏమిటంటే, ఇది ఇతర క్వాంటం కంప్యూటింగ్ వ్యవస్థల కంటే లోపానికి ఎక్కువ స్థిరత్వం మరియు దృ ness త్వాన్ని వాగ్దానం చేస్తుంది. క్యూబిట్స్ లోపానికి గురవుతాయి, క్వాంటం కంప్యూటర్ బిల్డర్లు దాని కోసం లెక్కించాల్సిన అవసరం ఉంది, ఉదాహరణకు, లోపం-సరిదిద్దడానికి ఎక్కువ క్విట్లను నిర్మించడం.
“హార్డ్వేర్ స్థాయిలో లోపం దిద్దుబాటులో నిర్మించడం పరిపూరకరమైన విధానం” అని నాయక్ చెప్పారు. క్వాంటం సమాచారం వ్యక్తిగత కణాలు లేదా అణువుల కంటే భౌతిక వ్యవస్థపై పంపిణీ చేయబడి, నిల్వ చేయబడుతుంది కాబట్టి, టోపోలాజికల్ క్విట్స్ చేత నిర్వహించబడే సమాచారం దాని పొందికను కోల్పోయే అవకాశం తక్కువ, ఫలితంగా మరింత తప్పు-తట్టుకునే వ్యవస్థ వస్తుంది.
కానీ ఏ క్వాసిపార్టికల్ చేయదు. టోపోలాజికల్ క్వాంటం కంప్యూటింగ్ కోసం, మజోరానా కణాలు – మరింత ప్రత్యేకంగా మజోరానా సున్నా మోడ్‌లు – ఎంపిక సాధనం. 1937 లో వాటిని icted హించిన ఇటాలియన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఎట్టోర్ మజోరానాకు పేరు పెట్టబడింది, ఈ కణాలు ప్రత్యేకమైనవి, అవి వాటి స్వంత యాంటీపార్టికల్స్, మరియు కాలక్రమేణా వారి సాపేక్ష స్థానాల యొక్క “జ్ఞాపకశక్తి” ను నిలుపుకోగలవు. వాటిని “బ్రేడింగ్” చేయడం ద్వారా – వాటిని ఒకదానికొకటి శారీరకంగా కదిలించడం – మరింత బలమైన క్వాంటం తర్కాన్ని సృష్టించడం సాధ్యపడుతుంది.
అల్యూమినియం సూపర్ కండక్టర్‌కు చాలా దగ్గరగా ఉన్న ఇండియం ఆర్సెనైడ్ సెమీకండక్టర్ నానోవైర్ యొక్క ఉంచడం ద్వారా పరిశోధకులు ఈ కణాలను గ్రహించారు. సరైన పరిస్థితులలో, సెమీకండక్టింగ్ వైర్ సూపర్ కండక్టింగ్ అవుతుంది మరియు టోపోలాజికల్ దశలోకి ప్రవేశిస్తుంది. MZM లు వైర్ చివర్లలో ఉద్భవించాయి, మిగిలిన వైర్ శక్తి అంతరాన్ని కలిగి ఉంటుంది. “పెద్ద ఈ టోపోలాజికల్ అంతరం,” నాయక్ ఎత్తి చూపాడు, “టోపోలాజికల్ దశ మరింత బలంగా ఉంది.
“ఆశ్చర్యకరమైన విషయం ఏమిటంటే, మీరు అంతరాన్ని పెద్దదిగా చేసినప్పుడు, అది మరింత బలంగా మారడమే కాదు, మీరు వేగంగా వెళ్లి ప్రతిదీ కొంచెం కుదించండి, కాబట్టి మీరు మీ విశ్వసనీయతకు పరిమాణంతో చెల్లించరు.”
ఎనిమిది క్విట్ వద్ద, పరిశోధకుల టోపోలాజికల్ ప్రాసెసర్ క్వాంటం కంప్యూటర్ల ప్రపంచంలో కేవలం పిండం, కానీ టోపోలాజికల్ క్వాంటం కంప్యూటర్‌ను అభివృద్ధి చేయాలనే శాస్త్రవేత్తల దశాబ్దాల తపనలో ఒక ప్రధాన మైలురాయిని సూచిస్తుంది. అలాగే, స్టేషన్ క్యూ మరియు విశ్వవిద్యాలయం మధ్య ఫలవంతమైన భాగస్వామ్యాలు ఉన్నాయని నాయక్ చెప్పారు, ముఖ్యంగా టోపోలాజికల్ క్వాంటం ప్రవర్తనలను హోస్ట్ చేసే పదార్థాలను సృష్టించే రంగంలో.
“క్రిస్ పాల్‌స్ట్రోమ్ కొన్ని సమయాల్లో సహకారి, మరియు అతను ఈ రకమైన పదార్థాలలో ముఖ్యమైన పురోగతి సాధించాడు” అని ఎలక్ట్రానిక్ మెటీరియల్స్ నిపుణుల గురించి అతను చెప్పాడు, అయితే మెటీరియల్స్ శాస్త్రవేత్త సుసాన్ స్టెమ్మెర్ ఫాబ్రికేషన్ ప్రక్రియలతో ఆమె నైపుణ్యాన్ని అందించాడు. స్టేషన్ క్యూ చాలా మంది విద్యార్థులను తన బృందానికి నియమించింది, ముఖ్యంగా, నాయక్ జోడించారు, సెమీకండక్టర్ హెటెరోస్ట్రక్చర్ కాన్సెప్ట్ ఎలక్ట్రికల్ అండ్ కంప్యూటర్ ఇంజనీరింగ్ విభాగంలో ప్రొఫెసర్‌గా ఉన్న దివంగత హెర్బ్ క్రోమెర్ యొక్క నోబెల్ బహుమతి పొందిన ఆలోచనల నుండి పుట్టింది.
“ఈ రకమైన మెటీరియల్ కాంబినేషన్లలో UCSB లో నైపుణ్యం మరియు ప్రతిభ యొక్క సుదీర్ఘ చరిత్ర ఉంది, మరియు ఈ నిజంగా అత్యాధునిక పదార్థాల విజ్ఞాన శాస్త్రం, ఇది మేము చేయగలిగే కొత్త రకాల భౌతిక శాస్త్రాలను తెరుస్తుంది.”
