குவாண்டம் சுற்றுகளை உருவாக்க நடுநிலை அணுக்களைப் பயன்படுத்துதல்

குவாண்டம் சுற்றுகளை உருவாக்குவதற்கு நடுநிலை அணுக்களைப் பயன்படுத்துவதன் நம்பகத்தன்மையை இரண்டு ஆராய்ச்சியாளர்களின் குழுக்கள் ஆராய்ந்துள்ளன. இரு குழுக்களும் நேச்சர் இதழில் தங்கள் பணியின் சுருக்கத்தை வெளியிட்டுள்ளன. குழு ஒன்று விஸ்கான்சின் பல்கலைக்கழகம், மேடிசன், கோல்ட் குவாண்டா மற்றும் ரிவர்லேன் ஆகியவற்றின் உறுப்பினர்களைக் கொண்டது. முதல் முறையாக குளிர் அணு குவாண்டம் கணினியில் அல்காரிதத்தை வெற்றிகரமாக இயக்கியது. இரண்டாவது குழு, Harvard, MIT, QuEra Computing Inc., University of Innsbruck மற்றும் Austrian Academy of Sciences ஆகியவற்றின் உறுப்பினர்களுடன், சிக்கிய அணு வரிசைகளின் ஒத்திசைவான பரிமாற்றத்தின் அடிப்படையில் ஒரு குவாண்டம் செயலியை உருவாக்குவது சாத்தியம் என்பதைக் காட்டியது. ஹன்னா வில்லியம்ஸ், டர்ஹாம் பல்கலைக்கழகத்துடன், அதே இதழில் நடுநிலைத் தன்மை அணுக்களைப் பயன்படுத்தி குவாண்டம் சுற்றுகளை உருவாக்குவதற்கான சமீபத்திய ஆராய்ச்சி மற்றும் இந்த சமீபத்திய முயற்சிகளில் இரு அணிகளும் செய்த வேலைகளை கோடிட்டுக் காட்டும் செய்திகள் & காட்சிகள் பகுதியை வெளியிட்டுள்ளனர்.

ஒரு உண்மையான குவாண்டம் கணினியை உருவாக்குவதற்கான ஆராய்ச்சி முன்னேறும்போது, ​​பல வடிவமைப்புகள் வெளிவந்துள்ளன. இரண்டு முன்னணி ஆராய்ச்சிகள் சிக்கிய அயனிகள் அல்லது மின்னியல் புலங்களை அடிப்படையாகக் கொண்டது. இரண்டு அணுகுமுறைகளும் பெரிய அமைப்புகளுக்கு அளவிட கடினமாக உள்ளது. இதன் காரணமாக, நடுநிலை அணுக்களை கணினியில் பயன்படுத்த முடியுமா என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆய்வு செய்கின்றனர். வில்லியம்ஸ் குறிப்பிடுவது போல, அத்தகைய அணுகுமுறையின் நன்மை என்னவென்றால், மிகப் பெரிய அமைப்புகளுக்கு அளவிடுவது மிகவும் எளிதாக இருக்கும். லாஜிக் கேட்களை உருவாக்க நூற்றுக்கணக்கான நடுநிலை அணுக்களின் வரிசைகள் ஏற்கனவே பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன. இரண்டு புதிய முயற்சிகளில், பல் படி கியூபிட் சுற்றுகளை உருவாக்க இதுபோன்ற அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்துவது சாத்தியம் என்பதை இரு ஆராய்ச்சிக் குழுக்களும் காட்டியுள்ளன; அவர்கள் வெவ்வேறு வழிகளில் அதை நிரூபித்தனர்.

இரு அணிகளும் குறைந்த ஆற்றல் நிலையில் தங்கள் இயந்திரங்களில் குயூபிட்களை குறியாக்கம் செய்தன, ஆனால் அவை எவ்வாறு கையாளப்பட்டன என்பதில் வேறுபாடு இருந்த்து. ஒரு குழு ஒன்றுக்கொன்று ஒட்டாத அணுக்களை ஒளியியல் சாமணத்தை பயன்படுத்தி அவற்றைச் சுற்றி நகர்த்தவும், பின்னர் நன்கு நிறுவப்பட்ட குவாண்டம் தகவல் நிலையை உணர அணுகுமுறை பயன்படுத்தப்படலாம் என்பதை நிரூபிக்க அவற்றைப் பயன்படுத்தியது. மற்ற குழு க்ரீன்பெர்கர்-ஹார்ன்-ஜெய்லிங்கர் நிலையில் ஆறு குயூபிட்களின் கலப்பை உருவாக்க லேசர் கற்றைகளைப் பயன்படுத்தி குயூபிட் ஜோடிகளை சிக்க வைத்தது. பின்னர் அவர்கள் இரண்டு குவாண்டம் அல்காரிதம்களை இயக்க தங்கள் அமைப்பைப் பயன்படுத்தினர். ஒன்று கொடுக்கப்பட்ட அணுவின் மூலக்கூறு ஆற்றலை அளவிடுகிறது, மற்றொன்று MaxCut சிக்கலில் வேலை செய்ய பயன்படுகிறது.

குவாண்டம் சுற்றுகளை உருவாக்க நடுநிலை அணுக்களைப் பயன்படுத்துவது வேலை செய்யும் குவாண்டம் கணினியை உருவாக்குவதில் கவனம் செலுத்தும், மேலும் ஆராய்ச்சிக்கான சாத்தியமான விருப்பமாகும் என்று இரு குழுக்களின் பணி தெரிவிக்கிறது.

References:

• Carbone, A., Galli, D. E., Motta, M., & Jones, B. (2022). Quantum circuits for the preparation of spin eigenfunctions on quantum computers. Symmetry, 14(3), 624.
• Okamoto, R., O’Brien, J. L., Hofmann, H. F., & Takeuchi, S. (2011). Realization of a Knill-Laflamme-Milburn controlled-NOT photonic quantum circuit combining effective optical nonlinearities. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(25), 10067-10071.
• Kyriienko, O., & Elfving, V. E. (2021). Generalized quantum circuit differentiation rules. Physical Review A, 104(5), 052417.
• Bloch, I. (2008). Quantum coherence and entanglement with ultracold atoms in optical lattices. Nature, 453(7198), 1016-1022.
• Hinds, E. (2001). Magnetic chips and quantum circuits for atoms. Physics World, 14(7), 39.