ऑस्ट्रेलियाई वैज्ञानिकों ने दुनिया का पहला क्वांटम कंप्यूटर सर्किट बनाया है - एक ऐसा सर्किट जिसमें क्लासिकल कंप्यूटर चिप के सभी बुनियादी घटक शामिल हैं, लेकिन क्वांटम पैमाने पर। नेचर जर्नल में कल प्रकाशित ऐतिहासिक खोज को नौ साल हो गए थे।
"यह मेरे करियर की एक रोमांचक खोज है," वरिष्ठ लेखक और क्वांटम भौतिक विज्ञानी मिशेल सीमन्स, सिलिकॉन क्वांटम कंप्यूटिंग के संस्थापक और UNSW के सेंटर ऑफ एक्सीलेंस फॉर क्वांटम कंप्यूटिंग एंड कम्युनिकेशन टेक्नोलॉजीज के निदेशक ने ScienceAlert को बताया।
सीमन्स और उनकी टीम ने न केवल एक कार्यात्मक क्वांटम प्रोसेसर बनाया है, बल्कि उन्होंने एक छोटे अणु का अनुकरण करके इसका सफलतापूर्वक परीक्षण भी किया है, जिसमें प्रत्येक परमाणु में कई क्वांटम स्टेट्स होते हैं - एक पारंपरिक कंप्यूटर जिसे हासिल करने के लिए संघर्ष करना होगा।
इससे पता चलता है कि अब हम अपने आसपास की दुनिया को बेहतर ढंग से समझने के लिए क्वांटम प्रोसेसिंग की शक्ति का उपयोग करने के लिए एक कदम और करीब हैं, यहां तक कि सबसे छोटे पैमाने पर भी।
"1950 के दशक में, रिचर्ड फेनमैन ने कहा था कि हम कभी नहीं समझ पाएंगे कि दुनिया कैसे काम करती है - प्रकृति कैसे काम करती है - जब तक कि हम इसे उसी पैमाने पर करना शुरू नहीं कर सकते," सीमन्स ने ScienceAlert को बताया। "अगर हम इस स्तर पर सामग्री को समझना शुरू कर सकते हैं, तो हम ऐसी चीज़ें बना सकते हैं जो पहले कभी नहीं बनाई गई हैं। सवाल यह है कि वास्तव में इस स्तर पर प्रकृति को कैसे नियंत्रित किया जाए?"
क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र में छलांग लगाने के लिए, शोधकर्ताओं ने सबनैनोमीटर सटीकता के साथ क्वांटम डॉट्स लगाने के लिए एक अल्ट्राहाई वैक्यूम में एक स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप का उपयोग किया। प्रत्येक क्वांटम डॉट का स्थान सही होना चाहिए ताकि यह योजना नकल कर सके कि पॉलीएसिटिलीन अणु में एक या दो बांड के साथ कार्बन की एक पंक्ति के साथ इलेक्ट्रॉन कैसे चलते हैं।
सबसे कठिन हिस्सा यह पता लगाना था कि प्रत्येक क्वांटम डॉट में कितने फॉस्फोरस परमाणु होने चाहिए, प्रत्येक डॉट के बीच की सटीक दूरी, और फिर एक ऐसी मशीन डिजाइन करना जो छोटे डॉट्स को एक सिलिकॉन चिप के अंदर एक सटीक क्रम में रख सके। यदि क्वांटम डॉट्स बहुत बड़े हैं, तो दो डॉट्स के बीच की बातचीत "एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से नियंत्रित होने के लिए बहुत बड़ी हो जाती है," शोधकर्ताओं का कहना है।
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पॉलीएसिटिलीन को चुना गया क्योंकि यह एक प्रसिद्ध मॉडल है और इसलिए यह साबित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि कंप्यूटर अणु के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के आंदोलन को सही ढंग से मॉडलिंग कर रहा है।
क्योंकि वैज्ञानिकों को वर्तमान में इस बात की सीमित समझ है कि परमाणु पैमाने पर अणु कैसे कार्य करते हैं, नई सामग्री बनाने में कई धारणाएँ शामिल हैं। सीमन्स कहते हैं, "पवित्र कब्रों में से एक हमेशा उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स बना रहा है।" क्वांटम कंप्यूटिंग का एक अन्य संभावित अनुप्रयोग कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण का अध्ययन है और कार्बनिक श्रृंखला प्रतिक्रियाओं के माध्यम से प्रकाश को रासायनिक ऊर्जा में कैसे परिवर्तित किया जाता है।
एक और बड़ी समस्या जिसे क्वांटम कंप्यूटर हल कर सकते हैं वह है उर्वरकों का निर्माण। उर्वरक के लिए निश्चित नाइट्रोजन बनाने के लिए लोहे के उत्प्रेरक की उपस्थिति में उच्च तापमान और दबाव की स्थितियों में नाइट्रोजन ट्रिपल बांड वर्तमान में टूट गए हैं। एक और उत्प्रेरक ढूँढना जो उर्वरक को अधिक प्रभावी बना सकता है, बहुत सारा पैसा और ऊर्जा बचा सकता है।
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