یولش کی ٹیم نے 99.98% سے زیادہ فیڈیلٹی کے ساتھ 6.8 نینو سیکنڈ کے ٹرانسمون گیٹس چلائے

یولش، آخن اور کولون کے محققین نے Nature Communications میں ایک ایسے پلس طریقے سے انتہائی تیز یک کیوبٹ گیٹس کی اطلاع دی ہے جو کثیر فوٹون لیکیج کو دباتا ہے۔

یہ صفحہ انگریزی سے ترجمہ کیا گیا ہے۔ کمپنیوں اور مصنوعات کے نام اور ماخذ کے روابط تبدیل نہیں کیے گئے۔ اصل متن انگریزی میں پڑھیں

Forschungszentrum Jülich کے ماہرینِ طبیعیات نے RWTH آخن یونیورسٹی اور کولون یونیورسٹی کے ساتھ مل کر ایک سپر کنڈکٹنگ کیوبٹ پر 6.8 نینو سیکنڈ میں 99.98% سے زیادہ درستگی کے ساتھ یک کیوبٹ آپریشنز انجام دیے ہیں۔ Nature Communications میں Ultrafast single-qubit gates through multi-photon transition removal کے عنوان سے شائع ہونے والا یہ نتیجہ مائیکرو ویو کنٹرول پلسوں کو شکل دینے کے ایک نئے طریقے پر مبنی ہے۔ یولش کی پریس ریلیز کے مطابق سپر کنڈکٹنگ آلات میں ایسے آپریشنز عموماً کئی دسیوں نینو سیکنڈ لیتے ہیں۔

کیا اعلان کیا گیا

یولش کی Helmholtz Nano Facility میں تیار کردہ ایک ٹرانسمون کیوبٹ پر دو بنیادی گیٹس چلائے گئے، ہر ایک کو 6.8 نینو سیکنڈ کی مائیکرو ویو پلس سے چلایا گیا۔ ادارے کے مطابق ناپی گئی فیڈیلٹیز 99.981% اور 99.989% تھیں، اور کیوبٹ کے بلند تر توانائی سطح میں لیک ہونے کا امکان فی آپریشن 0.002% سے کم رہا۔ Quantum Computing Report ان گیٹس کو X اور X/2 بتاتا ہے اور کہتا ہے کہ فیڈیلٹیز انٹرلیوڈ رینڈمائزڈ بینچ مارکنگ سے ناپی گئیں۔ یہ کام یولش کے زیرِ ہم آہنگی جرمن قومی کنسورشیم QSOLID کے تحت ہوا۔

تکنیکی تفصیلات

رفتار اس لیے اہم ہے کہ کیوبٹس اپنی حالت صرف مختصر وقت تک برقرار رکھتے ہیں: تیز تر گیٹس اس وقفے میں غلطی کی درستگی کے چکروں سمیت زیادہ آپریشنز سمونے دیتے ہیں۔ لیکن چھوٹی پلسوں کو زیادہ طاقتور ہونا پڑتا ہے، اور ٹرانسمونز میں حساب کے لیے استعمال ہونے والی دو سطحوں کے اوپر بھی توانائی کی سطحیں ہوتی ہیں۔ یولش کی ٹیم نے دریافت کیا کہ طاقتور اور تیز پلسیں کیوبٹ کو صرف ایک منزل زیادہ اوپر نہیں بلکہ کثیر فوٹون منتقلیوں کے ذریعے دو یا تین منزل اوپر دھکیل سکتی ہیں؛ ریلیز کے مطابق یہ اثر پہلے نظر انداز کیا گیا تھا اور کئی حسابی مراحل تک برقرار رہ کر غلطی کی درستگی میں خلل ڈال سکتا ہے۔

نیا طریقہ R2D، DRAG پر استوار ہے، جو ایک دہائی سے زیادہ عرصے سے استعمال ہونے والی معیاری پلس درستگی کی تکنیک ہے۔ یہ پلسوں کو اس طرح شکل دیتا ہے کہ ناپسندیدہ منتقلیوں کا سبب بننے والے فریکوئنسی اجزا چھن جائیں جبکہ مطلوبہ آپریشن انجام پائے۔ محققین کے مطابق معیاری طریقے کے مقابلے میں R2D کثیر فوٹون منتقلیوں کا امکان 20 گنا سے زیادہ کم کرتا ہے۔ QCR کے مطابق باقی ماندہ گیٹ غلطی کنٹرول کی غلطیوں سے نہیں بلکہ ڈی کوہیرنس سے محدود ہے۔

تجرباتی کام کی قیادت Peter Grünberg Institute کے PGI-13 میں Yuan Gao اور Rami Barends نے کی، جبکہ نظریہ PGI-8 کے José da Costa Jesus، Francisco Cárdenas-López اور Felix Motzoi نے فراہم کیا۔

یہ کیوں اہم ہے

درستگی کھوئے بغیر تیز تر گیٹس کیوبٹس کے ڈی کوہیئر ہونے سے پہلے غلطی کی درستگی کی اسکیموں کو زیادہ گنجائش دیتے ہیں، اور لیکیج کو دبانا خاص طور پر قیمتی ہے کیونکہ معیاری کوڈز لیک شدہ حالتوں سے نمٹنے میں مشکل کا شکار ہوتے ہیں۔

آگے کیا دیکھنا ہے

محققین زور دیتے ہیں کہ یہ تکنیک اب تک صرف ایک واحد، الگ تھلگ کیوبٹ پر آزمائی گئی ہے۔ آئندہ تجربات کو دکھانا ہوگا کہ یہ بڑے پروسیسرز میں، جہاں کراس ٹاک اور فریکوئنسیوں کا ہجوم مسئلہ بنتا ہے، اور دو کیوبٹ آپریشنز میں بھی کارگر رہتی ہے۔