குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கான புதிய முறை

ஆம்ஸ்டர்டாம் பல்கலைக்கழகத்தின் இயற்பியலாளர்கள், அளவிடக்கூடிய குவாண்டம் கணினிக்கான புதிய கட்டமைப்பை முன்மொழிந்துள்ளனர். தொகுதி துகள்களின் கூட்டு இயக்கத்தைப் பயன்படுத்தி, தற்போதைய நவீன முறைகளைக் காட்டிலும் குறைவான தொழில்நுட்ப சிக்கல்களை ஏற்படுத்தும் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கான புதிய கட்டுமானத் தொகுதிகளை அவர்களால் உருவாக்க முடிந்தது. இந்த ஆய்வின் முடிவுகள் இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்களில் வெளியிடப்பட்டன.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் QuSoft மற்றும் இயற்பியல் நிறுவனத்தில் ரெனே கெரிட்ஸ்மா மற்றும் அர்கவன் சஃபாவி-நைனி ஆகியோரின் குழுக்களில் பணிபுரிகின்றனர். முனைவர் Matteo Mazzanti தலைமையில் நடைபெற்ற இந்த முயற்சி, இரண்டு முக்கிய பொருட்களை ஒருங்கிணைக்கிறது. ஒன்று, பிடிக்கப்பட்ட-அயனி இயங்குதளம் (Trapped Ion Platform) என்று அழைக்கப்படும், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கான மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய தளங்களில் ஒன்றாகும், இது அயனிகளைப் பயன்படுத்துகிறது. அணுக்கள் உபரி அல்லது எலக்ட்ரான்களின் பற்றாக்குறை மற்றும் அதன் விளைவாக மின்னோட்டம் மின்னேற்றம் செய்யப்படுகின்றன. மற்றொன்று ஒளியியல் சாமணம் (Optical Tweezers) மற்றும் ஊசலாடும் மின்புலங்கள் மூலம் வழங்கப்படும் அயனிகளைக் கட்டுப்படுத்த ஒரு புத்திசாலித்தனமான முறையைப் பயன்படுத்துகிறது.

சிக்கிய அயனி குவாண்டம் கணினிகள் சிக்கிய அயனிகளின் படிகத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. இந்த அயனிகள் தனித்தனியாக நகர முடியும். அது மாறிவிடும், அயனிகளின் சாத்தியமான கூட்டு இயக்கங்கள் தனிப்பட்ட ஜோடி அயனிகளுக்கு இடையிலான தொடர்புகளை எளிதாக்குகின்றன. திட்டத்தில், அந்த படிகத்தில் உள்ள இரண்டு குறிப்பிட்ட அயனிகளுக்கு இடையேயான தொடர்புகளை மத்தியஸ்தம் செய்வதற்காக, முழு படிகத்திற்கும் ஒரு சீரான மின்புலத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் இந்த யோசனை உறுதியானது. இரண்டு அயனிகள் அவற்றின் மீது சாமணம் திறன்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன. மின்புலத்தின் ஒருமைப்பாடு இரண்டு அயனிகளையும் படிகத்தில் உள்ள மற்ற அனைத்து அயனிகளுடன் மட்டுமே நகர்த்த அனுமதிக்கும் என்று உறுதியளிக்கிறது. இதன் விளைவாக, இரண்டு அயனிகள் எவ்வளவு தூரத்தில் இருந்தாலும் சரி, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட இரண்டு அயனிகளுக்கு இடையிலான தொடர்பு வலிமையானது.

ஒரு குவாண்டம் கணினியானது ‘ வாயில்கள் (gates)’, சிறிய கணக்கீட்டு கட்டுமானத் தொகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது, அவை சாதாரண கணினிகளில் இருந்து நமக்குத் தெரிந்த ‘மற்றும்’ மற்றும் ‘அல்லது’ போன்ற செயல்பாடுகளின் குவாண்டம் அனலாக்ஸைச் செய்கின்றன. சிக்கிய-அயன் குவாண்டம் கணினிகளில், இந்த வாயில்கள் அயனிகளில் செயல்படுகின்றன, மேலும் அவற்றின் செயல்பாடு இந்த துகள்களுக்கு இடையிலான தொடர்புகளைப் பொறுத்தது. மேலே உள்ள அமைப்பில், அந்த இடைவினைகள் தூரத்தைச் சார்ந்து இல்லை என்பதன் அர்த்தம், ஒரு வாயிலின் செயல்பாட்டின் கால அளவும் அந்தத் தொலைவில் இருந்து சுயாதீனமாக உள்ளது. இதன் விளைவாக, குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கான இந்தத் திட்டம் இயல்பாகவே அளவிடக்கூடியது, மேலும் மற்ற அதிநவீன குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் திட்டங்களுடன் ஒப்பிடுகையில், ஒப்பீட்டளவில் நன்கு செயல்படும் குவாண்டம் கணினிகளை அடைவதற்கு குறைவான தொழில்நுட்ப சவால்களை முன்வைக்கிறது.

References:

• Andersson, M. P., Jones, M. N., Mikkelsen, K. V., You, F., & Mansouri, S. S. (2022). Quantum computing for chemical and biomolecular product design. Current Opinion in Chemical Engineering, 36, 100754.
• Vos, J. (2022). Quantum Computing in Action. Simon and Schuster.
• Tanamoto, T., Liu, Y. X., Hu, X., & Nori, F. (2009). Efficient quantum circuits for one-way quantum computing. Physical review letters, 102(10), 100501.
• Gyongyosi, L., & Imre, S. (2019). A survey on quantum computing technology. Computer Science Review, 31, 51-71.