Pasqal के 256-क्यूबिट प्रोसेसर ने क्वांटम चुंबक में ऐसी सुस्ती खोजी जिसका सिद्धांत ने अनुमान नहीं लगाया था

Pasqal का कहना है कि उसके 256-क्यूबिट तटस्थ-परमाणु प्रोसेसर ने एक द्वि-आयामी क्वांटम चुंबक में ऐसा व्यवहार उजागर किया है जिसकी मौजूदा सिद्धांत ने अपेक्षा नहीं की थी। Flatiron Institute के Center for Computational Quantum Physics, आउग्सबर्ग विश्वविद्यालय, Forschungszentrum Jülich, रेगेन्सबर्ग विश्वविद्यालय और Institut d'Optique–CNRS के साथ तैयार किए गए एक प्रीप्रिंट में टीम बताती है कि कुछ परिस्थितियों में अचानक हुई गड़बड़ी के बाद चुंबक को स्थिर होने में अपेक्षा से कहीं अधिक समय लगता है, और यह ऐसा क्षेत्र है जहाँ अग्रणी शास्त्रीय सिमुलेशन विधियाँ आपस में सहमत नहीं रहतीं।

क्या घोषित किया गया

Pasqal ने यह परिणाम 27 अक्टूबर को घोषित किया और arXiv पर शोधपत्र Exploring the Relaxation Landscape of a 2D Quantum Magnet on a 256-Qubit Processor प्रकाशित किया। कंपनी इसे क्वांटम प्रोसेसरों का उपयोग ज्ञात भौतिकी को दोहराने से आगे बढ़कर ऐसे व्यवहार खोजने की ओर बदलाव बताती है, जिनकी शोधकर्ताओं ने अपेक्षा नहीं की थी। यह काम एक पिछले अध्ययन पर आधारित है जिसमें इसी मशीन ने एक वास्तविक चुंबकीय क्रिस्टल के व्यवहार को दोहराया था।

तकनीकी विवरण

प्रयोग में रुबिडियम-87 के 256 परमाणुओं को 16×16 वर्ग जालक में व्यवस्थित किया गया, और हर परमाणु की मूल अवस्था तथा रिडबर्ग अवस्था को क्यूबिट के रूप में इस्तेमाल किया गया। सिस्टम ने द्वि-आयामी अनुप्रस्थ-क्षेत्र आइज़िंग मॉडल का सिमुलेशन किया, जो चुंबकत्व के संदर्भ मॉडलों में से एक है। पूरी तरह ध्रुवित अवस्था से शुरू करके शोधकर्ताओं ने हैमिल्टनियन को अचानक बदला, जिसे "क्वेंच" कहा जाता है, और देखा कि अनुप्रस्थ क्षेत्र और अंतःक्रिया की ताकत के अलग-अलग अनुपातों पर सहसंबंध कैसे शिथिल होते हैं।

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उन्होंने तीन क्षेत्रों की पहचान की। लगभग 2.5 के अनुपात पर, गतिशील प्रावस्था संक्रमण के पास, सिस्टम तेज़ी से तापीय संतुलन में पहुँच गया। 6.0 के प्रबल क्षेत्र पर वह एक लंबे समय तक टिकने वाले पूर्व-तापीय पठार पर ठहर गया, जिसे एक प्रभावी XY-प्रकार के मॉडल से समझाया जाता है। 3.5 के मध्यवर्ती मान पर शिथिलता स्पष्ट रूप से धीमी हो गई, और सहसंबंध सामान्य समय-पैमाने से कहीं अधिक देर तक तापीय मानों से दूर रहे। लेखक लिखते हैं कि उनके पास अभी इस सुस्ती की कोई स्पष्ट व्याख्या नहीं है।

डेटा की जाँच के लिए टीम ने इसकी तुलना तीन टेंसर-नेटवर्क विधियों से की: द्वि-आयामी टेंसर नेटवर्क, मैट्रिक्स प्रोडक्ट स्टेट्स और ट्री टेंसर नेटवर्क। तीनों शुरुआत में प्रोसेसर से मेल खाती रहीं, फिर मापों से और एक-दूसरे से भी अलग हो गईं। सिस्टम का आकार बढ़ने पर भी प्रोसेसर के परिणाम सुसंगत रहे। शोर मॉडलिंग, माप-त्रुटि सुधार और 5×5 जालकों पर सटीक सिमुलेशन ने इस निष्कर्ष का समर्थन किया कि यह सुस्ती हार्डवेयर की गड़बड़ी नहीं, बल्कि बहु-पिंड भौतिकी को दर्शाती है।

यह क्यों मायने रखता है

अंतःक्रिया करने वाले क्वांटम सिस्टम दो आयामों में संतुलन से दूर कैसे शिथिल होते हैं, यह एक कठिन खुली समस्या है, और ठीक इसी तरह के प्रश्नों में एनालॉग क्वांटम सिम्युलेटरों के उपयोगी होने की उम्मीद है। Pasqal और उसके साझेदार स्पष्ट कहते हैं कि यह काम क्वांटम कम्प्यूटेशनल श्रेष्ठता सिद्ध नहीं करता। इसके बजाय वे इसे इस बात का प्रमाण बताते हैं कि जहाँ सिद्धांत और शास्त्रीय संख्यात्मक विधियाँ कठिनाई में हों, वहाँ ऐसे प्रोसेसर पूरक वैज्ञानिक उपकरण बन सकते हैं।

Pasqal के CTO लोइक आंरिए (Loïc Henriet) ने कहा, "हम केवल वही नहीं दोहरा रहे जो हम पहले से जानते हैं, बल्कि ऐसे व्यवहार खोज रहे हैं जिनकी हमें उम्मीद नहीं थी।"

आगे किस पर नज़र रखें

यह शोधपत्र प्रीप्रिंट है, इसलिए अगले कदम सहकर्मी समीक्षा और अन्य प्रायोगिक व कम्प्यूटेशनल समूहों द्वारा इस सुस्ती को समझाने के प्रयास होंगे। लेखक अपने द्वारा पहचाने गए खुले प्रश्नों के लिए रिडबर्ग परमाणु सरणियों को एक प्रमुख मंच मानते हैं, और कहते हैं कि सुसंगति समय में लगातार सुधार सीमित आकार और सीमित समय के पैमाने के व्यवस्थित विश्लेषणों का रास्ता खोलता है।