Rutgers اور IBM نے 100 qubits پر حقیقی وقت میں فیڈبیک کنٹرول کی رپورٹ دی

Rutgers، IBM اور کئی شراکت دار اداروں کے محققین کا کہنا ہے کہ انہوں نے حقیقی وقت میں 100 qubits تک کوانٹم فیڈبیک کا مظاہرہ کیا ہے، جس میں بار بار پیمائش اور reset کیے گئے جبکہ پروسیسر مسلسل چلتا رہا۔ اعلان کے مطابق یہ کام 156-qubit IBM Quantum Heron processor پر انجام دیا گیا اور اسے Nature Physics میں شائع ہونے والی ایک تحقیق میں بیان کیا گیا ہے۔ یہ نتیجہ fault-tolerant quantum computing کی ایک بنیادی ضرورت سے متعلق ہے: یعنی نظام کے کچھ حصوں کی نگرانی کرنا اور computation روکے بغیر بار بار مداخلت کرنا۔

کیا اعلان کیا گیا

ٹیم کے مطابق اس نے IBM کے Heron hardware پر 100 qubits تک کی ایک باہم مربوط زنجیر استعمال کی تاکہ جانچا جا سکے کہ آیا ایک quantum processor حقیقی وقت میں دو رویّوں کے درمیان باری باری کام کر سکتا ہے یا نہیں: پڑوسی qubits میں معلومات کو پھیلانا، اور پھر انفرادی qubits کی پیمائش کر کے انہیں reset کرنا تاکہ اس پھیلاؤ کو دبایا جا سکے۔

رپورٹ کے مطابق مجموعی طور پر اس تجربے میں تقریباً 5,000 two-qubit operations اور تقریباً 5,000 measurements اور resets شامل تھے۔ محققین اسے اب تک اس نوعیت کے feedback-based control کا سب سے بڑا کامیاب مظاہرہ قرار دیتے ہیں۔

DesignQuantum نیوز لیٹر حاصل کریں

کوانٹم کمپیوٹنگ پر مفت خبریں اور توضیحی مضامین، ہر دعوے کے ساتھ اس کے ماخذ کا لنک۔ روزانہ، ہفتہ وار یا ماہانہ منتخب کریں۔

Website

ای میل پتا تعددروزانہہفتہ وارماہانہ زبانEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית مفت سبسکرائب کریں

مفت۔ کسی بھی وقت ایک کلک سے ان سبسکرائب کریں۔ رازداری کی پالیسی

Rutgers کے professor Jedediah Pixley، جو اس تحقیق کے سینئر مصنفین میں سے ایک ہیں، نے کہا کہ fault tolerance تک پہنچنے کے لیے اس شعبے کو computation کے دوران ایسی جانچ اور درستی کئی بار انجام دینی ہوگی۔ IBM کی سینئر مصنف Maika Takita نے کہا کہ اصل چیلنج یہ تھا کہ پیمائشوں کو بار بار دہرایا جائے جبکہ باقی پروسیسر کام کرتا رہے، بجائے اس کے کہ پورے نظام کو روک دیا جائے۔

تکنیکی تفصیلات

اس تجربے میں دو عملوں کے درمیان مقابلہ قائم کیا گیا۔ ایک عمل نے پڑوسی qubits کے درمیان معلومات پھیلائیں، جس سے dynamics بتدریج زیادہ بے ترتیب ہوتی گئیں۔ دوسرے عمل میں منتخب qubits کی پیمائش کی گئی اور انہیں reset کیا گیا، جس سے نظام کو محققین کے منتخب کردہ ایک منظم حالت کی طرف دھکیلا گیا۔

ہر عمل کے وقوع کی شرح میں تبدیلی کر کے ٹیم نے threshold جیسا رویہ دیکھا۔ جب scrambling آدھے وقت سے زیادہ ہوا تو نظام بے ترتیب ہی رہا۔ جب checking اور resetting غالب رہے تو نظام ایک قابلِ کنٹرول منظم regime میں داخل ہو گیا۔ تقریباً برابر توازن کے قریب، دونوں عملوں کی شرح میں ایک چھوٹی سی تبدیلی نے نظام کو اچانک بدل دیا۔

محققین کے مطابق یہ تیز تبدیلی phase transition کی تصویر سے مطابقت رکھتی ہے: کوانٹم نظام اجتماعی طور پر chaos سے control کی طرف منتقل ہو جاتا ہے۔ شریکِ اول مصنف Haining Pan نے کہا کہ جیسے جیسے ٹیم نے بڑے نظاموں کا مطالعہ کیا، یہ transition زیادہ واضح طور پر متعین ہوتی گئی، اور تجرباتی data نظریاتی توقعات سے ہم آہنگ تھا۔

رپورٹ یہ بھی واضح کرتی ہے کہ error correction کے لیے یہ نتیجہ کیوں اہم ہے۔ quantum information کو سادہ طور پر نقل نہیں کیا جا سکتا، اور پیمائش اس حالت کو متاثر کر سکتی ہے جس پر computation جاری ہو۔ اس لیے ایک عملی fault-tolerant machine کو encoded information کو محفوظ رکھتے ہوئے بار بار errors کا سراغ لگانا اور ان کی درستی کرنا ہوگی۔

یہ کیوں اہم ہے

اعلان اس نتیجے کو طبیعیات کے ایک مظاہرے کے ساتھ ساتھ systems engineering کے ایک اہم سنگِ میل کے طور پر پیش کرتا ہے۔ طبیعیات کے پہلو سے یہ اس نظری پیش گوئی کی تائید کرتا ہے کہ بار بار مداخلتیں بے قابو quantum dynamics سے ایک منظم، قابلِ کنٹرول regime کی طرف transition پیدا کر سکتی ہیں۔ hardware کے پہلو سے یہ دکھاتا ہے کہ موجودہ superconducting hardware ایک بڑے device میں ہزاروں بار quantum gates، measurements اور resets کو ہم آہنگ کر سکتا ہے۔

اس کا یہ مطلب نہیں کہ fault-tolerant quantum computing حاصل کر لی گئی ہے۔ رپورٹ واضح طور پر نوٹ کرتی ہے کہ اب تک کسی نے بھی fault-tolerant quantum computer نہیں بنایا۔ لیکن بڑے پیمانے پر بار بار measurement-and-reset cycles انجام دینے کی صلاحیت ان عملی اجزا میں سے ایک ہے جن کی ایسے نظاموں کو ضرورت ہوگی۔

کس چیز پر نظر رکھیں

اگلا سوال یہ ہے کہ اس نوعیت کی تکنیکیں controlled physics experiments سے آگے بڑھ کر مکمل error-correction protocols میں کیسے منتقل ہوتی ہیں۔ یہ تحقیق اشارہ کرتی ہے کہ IBM کی dynamic-circuit capabilities بڑے qubit subsets پر interleaved operations کی طویل ترتیبوں کو برقرار رکھ سکتی ہیں، جو مستقبل میں logical-qubit demonstrations کے لیے اہم ہے۔

اس تعاون میں Rutgers، IBM، the City College of New York، the CUNY Graduate Center، Iowa State University، Ames National Laboratory، Pennsylvania State University اور Louisiana State University کے محققین شامل تھے۔ اعلان کے مطابق اس processor نے ٹیم کو ایسے نظاموں کا مطالعہ کرنے کی اجازت دی جو ان تقریباً دو درجن qubits سے کہیں بڑے تھے جن کی وہ روایتی computers پر simulation کر سکتے تھے۔