येल पांच-वर्षीय, 3.75 करोड़ डॉलर के नेशनल साइंस फाउंडेशन समर्थित प्रयास का नेतृत्व कर रहा है, जिसका उद्देश्य क्वांटम त्रुटि-सुधार की चुनौती से निपटना है—जो विश्वसनीय क्वांटम कंप्यूटिंग की एक प्रमुख बाधा है। नया NSF क्वांटम लीप चैलेंज इंस्टीट्यूट फॉर फिजिक्स एंड इंजीनियरिंग ऑफ प्रैक्टिकल क्वांटम एरर करेक्शन, जिसे NSF PRACTIQAL कहा जाता है, विभिन्न विषयों और विश्वविद्यालयों के शोधकर्ताओं को practical, industry-scale quantum computers की दिशा में रास्ता विकसित करने के लिए साथ लाता है। यह काम महत्वपूर्ण है क्योंकि वास्तविक दुनिया में उपयोग के लिए पर्याप्त विश्वसनीय बनने हेतु क्वांटम मशीनों को त्रुटियों की पहचान कर उन्हें होने की गति से अधिक तेजी से सुधारना होगा। .
मुख्य तथ्य
- NSF अनुदान कुल 3.75 करोड़ डॉलर का है और येल के नेतृत्व वाली पांच-वर्षीय परियोजना को समर्थन देता है।
- NSF PRACTIQAL भौतिक क्यूबिट और नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर एल्गोरिदम तक क्वांटम त्रुटि-सुधार पर काम करेगा।
- केंद्र का ध्यान त्रुटि-सुधारित मशीनों को बड़े पैमाने पर विकसित करने और “इरेज़र क्यूबिट्स” पर होगा, जिन्हें यह संकेत देने के लिए डिजाइन किया गया है कि त्रुटि कहां और कब हुई।
- यह पुरस्कार बड़े पैमाने के अंतर्विषयक अनुसंधान केंद्रों के लिए दिए गए आठ NSF क्वांटम लीप चैलेंज इंस्टीट्यूट अनुदानों में से एक है।
शोधकर्ताओं और विश्वविद्यालयों के लिए इसका अर्थ
शोधकर्ताओं और भागीदार विश्वविद्यालयों के लिए, NSF PRACTIQAL भौतिकी, इंजीनियरिंग, कंप्यूटर विज्ञान और रसायन विज्ञान में फैला एक समन्वित कार्यक्रम तैयार करता है। हार्डवेयर, त्रुटि-सुधार कोड और एल्गोरिदम को अलग-अलग समस्याओं के रूप में लेने के बजाय, केंद्र उन्हें एक साथ अनुकूलित करने का लक्ष्य रखता है, ताकि दोष-सहिष्णु क्वांटम प्रणालियों को हासिल करना अधिक संभव, कुशल और व्यावहारिक हो सके।
इसमें शामिल येल संकाय सदस्यों में रॉबर्ट शोल्कोप्फ और माइकल हैट्रिज के साथ योंगशान डिंग, लिन झोंग, अलेक्ज़ेंडर कुबिका, श्रुति पुरी, स्टीवन गिरविन, कॉनराड लेनर्ट और विक्टर बतिस्ता हैं। संस्थान में भागीदार विश्वविद्यालय, औद्योगिक साझेदार और एक बाहरी सलाहकार बोर्ड भी शामिल हैं, जिसका उद्देश्य इसके अनुसंधान को व्यापक क्वांटम-कंप्यूटिंग समुदाय के लिए प्रासंगिक बनाए रखने में मदद करना है।
क्वांटम त्रुटि-सुधार परियोजना की केंद्रीय चुनौती क्यों है?
क्वांटम त्रुटि-सुधार केंद्रीय है क्योंकि क्यूबिट नाजुक होते हैं: शोर और अन्य पर्यावरणीय कारक उनकी क्वांटम अवस्थाओं को बाधित कर सकते हैं। इसलिए एक व्यावहारिक मशीन को त्रुटियों के उत्पन्न होने से तेज गति से उनका पता लगाकर सुधारना होता है। NSF PRACTIQAL को बड़े सिस्टमों में इस प्रक्रिया को अधिक कुशल और उपयोगी बनाने के लिए आवश्यक विज्ञान और इंजीनियरिंग की जांच के लिए डिजाइन किया गया है।
पारंपरिक कंप्यूटिंग की सूचना मजबूत एक और शून्य के रूप में प्रदर्शित होती है, जबकि क्यूबिट त्रुटियों के प्रति काफी अधिक संवेदनशील होते हैं। इस अंतर ने क्वांटम कंप्यूटिंग की विश्वसनीयता को एक बड़ी बाधा बनाया है, भले ही इसमें सामग्री विज्ञान और दवा डिजाइन सहित उन समस्याओं को संबोधित करने की क्षमता हो जो क्लासिकल कंप्यूटरों के लिए लगभग असंभव हैं।
“आज, क्वांटम कंप्यूटिंग को उपयोगी बनाने के लिए त्रुटि-सुधार मुख्य वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग चुनौती है,” केंद्र के निदेशक और स्टर्लिंग प्रोफेसर ऑफ एप्लाइड फिजिक्स रॉबर्ट शोल्कोप्फ ने कहा।
NSF PRACTIQAL क्वांटम कंप्यूटिंग स्टैक को कैसे जोड़ेगा
केंद्र का दृष्टिकोण क्वांटम कंप्यूटर के हर स्तर पर काम करना है। इसके शोधकर्ता भौतिक क्यूबिट और नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ-साथ मशीन चलाने में इस्तेमाल होने वाले कोड और एल्गोरिदम का अध्ययन करेंगे। लक्ष्य यह सुनिश्चित करना है कि हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर अनुकूल प्रकार के कोड चलाने के लिए डिजाइन हों, जिससे दक्षता बढ़े और त्रुटियों की संवेदनशीलता घटे।
एक शोध प्राथमिकता उन मुद्दों की पहचान करना है जिन्होंने त्रुटि-सुधारित मशीनों के विस्तार को धीमा किया है। दूसरी प्राथमिकता इरेज़र क्यूबिट्स की पड़ताल है, जिन्हें PRACTIQAL टीम के सदस्यों ने विकसित किया था। ये विशेष रूप से डिजाइन किए गए क्यूबिट्स त्रुटि के स्थान और समय की पहचान करने वाले संकेत के रूप में कार्य करते हैं; संस्थान त्रुटि-सुधार को अधिक व्यावहारिक बनाने के अपने काम के तहत इस दृष्टिकोण की जांच करेगा।
PRACTIQAL के सह-निदेशक और एप्लाइड फिजिक्स के एसोसिएट प्रोफेसर माइकल हैट्रिज ने कहा कि पहले का काफी काम त्रुटि-सुधार के लिए अनुकूलित बहुत छोटी मशीनों पर केंद्रित रहा है। समूह का उद्देश्य स्वयं एक विशाल प्रणाली बनाने के बजाय विचारों को प्रमाणित कर और बड़े सिस्टमों के लिए मार्ग तय कर, बड़े पैमाने की त्रुटि-सुधारित क्वांटम कंप्यूटरों तक पहुंचने का रास्ता छोटा करना है।
पांच-वर्षीय प्रयास से क्या हासिल करने का लक्ष्य है
पांच-वर्षीय परियोजना के अंत तक, शोधकर्ताओं को औद्योगिक पैमाने पर व्यावहारिक त्रुटि-सुधार करने वाले कंप्यूटरों की दिशा में एक मार्ग विकसित करने की अपेक्षा है। संस्थान की भूमिका उस विशेषज्ञता का समन्वय करना है जो अक्सर अलग-अलग घटकों पर केंद्रित रहती है, और उसे पूरी मशीन के अनुकूलित डिजाइन में लागू करना है।
NSF अनुदान क्वांटम लीप चैलेंज इंस्टीट्यूट्स के लिए दिए गए आठ पुरस्कारों में से एक है। ये क्वांटम सूचना विज्ञान और प्रौद्योगिकी की प्रमुख चुनौतियों से निपटने वाले बड़े पैमाने के अंतर्विषयक केंद्र हैं। येल और उसके सहयोगियों के लिए यह अनुदान क्वांटम उपकरणों में त्रुटियों पर बुनियादी अनुसंधान को विश्वसनीय मशीनों के लिए आवश्यक हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर विकल्पों से जोड़ने के प्रयास को समर्थन देता है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
NSF PRACTIQAL क्या है?
NSF PRACTIQAL, प्रैक्टिकल क्वांटम एरर करेक्शन के फिजिक्स और इंजीनियरिंग के लिए NSF क्वांटम लीप चैलेंज इंस्टीट्यूट है। येल के नेतृत्व वाला यह पांच-वर्षीय, 3.75 करोड़ डॉलर का केंद्र बड़े पैमाने की त्रुटि-सुधारित क्वांटम कंप्यूटिंग को आगे बढ़ाने के लिए कंप्यूटर वैज्ञानिकों, रसायनज्ञों, भौतिकविदों और इंजीनियरों को साथ लाता है।
इरेज़र क्यूबिट्स क्या हैं?
इरेज़र क्यूबिट्स विशेष रूप से डिजाइन किए गए क्यूबिट्स हैं, जो यह संकेत देते हैं कि त्रुटि ठीक कहां और कब हुई है। NSF PRACTIQAL क्वांटम त्रुटि-सुधार को अधिक व्यावहारिक और कुशल बनाने के अपने काम के हिस्से के रूप में इनके उपयोग की पड़ताल करेगा।
