क्वांटम कंप्यूटिंग को बढ़ावा देने में, एआई परमाणुओं को लेजर के साथ नृत्य करता है

क्वांटम कंप्यूटिंग शास्त्रीय कंप्यूटरों की सीमाओं से परे समस्याओं को हल करके विज्ञान और प्रौद्योगिकी में क्रांति करने का वादा करता है। व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम क्वबिट्स – या क्वांटम बिट्स के बड़े सरणियों को असेंबल कर रहा है – बिना किसी दोष के।

8 अगस्त को, चीन के शोधकर्ताओं ने तेजी से और मज़बूती से तटस्थ परमाणुओं के बड़े सरणियों को बनाने के लिए एक रास्ता विकसित करके इस मोर्चे पर महत्वपूर्ण प्रगति की सूचना दी। उनके निष्कर्ष प्रकाशित किए गए थे भौतिक समीक्षा पत्र।

रूबिडियम परमाणुओं की तरह तटस्थ परमाणु, छोटे लेजर बीम द्वारा फंसे और नियंत्रित किए जा सकते हैं जिसे ऑप्टिकल चिमटी कहा जाता है। ये परमाणु क्वांटम कंप्यूटिंग और सिमुलेशन के लिए क्वबिट्स के रूप में काम करते हैं। हजारों परमाणुओं के साथ सरणियों को ठीक से स्थापित करना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह जटिल क्वांटम संचालन और त्रुटि सुधार के लिए अनुमति देता है। हालांकि, परमाणुओं को पूरी तरह से बड़े सरणियों में रखना एक बड़ी चुनौती है क्योंकि परमाणुओं को बेतरतीब ढंग से और अक्सर लापता साइटों के साथ लोड किया जाता है।

परंपरागत रूप से, दोष-मुक्त सरणियों को इकट्ठा करने के लिए रणनीतियों में एक-एक करके परमाणुओं को एक या पंक्ति में स्थानांतरित करना शामिल है, जो चल ऑप्टिकल चिमटी का उपयोग करके पंक्ति द्वारा एक या पंक्ति में होता है। यह प्रक्रिया परमाणुओं की संख्या के साथ अधिक समय लेती है।

नए काम ने आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (एआई) का उपयोग करके इस चुनौती पर काबू पाने की सूचना दी है। एआई मॉडल ने लेजर होलोग्राम का उपयोग करके अपने पदों और चरणों के सटीक नियंत्रण के साथ एक साथ हजारों परमाणुओं को स्थानांतरित करने के लिए सबसे अच्छे तरीके की गणना की।

प्रक्रिया शुरू में यादृच्छिक सरणी के साथ शुरू हुई, जहां कुछ साइटों पर एकल परमाणुओं द्वारा कब्जा कर लिया गया था। फिर, हंगेरियन एल्गोरिथ्म के रूप में जाना जाने वाला एक एल्गोरिथ्म का उपयोग करते हुए, एआई ने लोड किए गए परमाणुओं और लक्ष्य पदों के बीच आदर्श जोड़ी पाया, टकराव से बचने के लिए आवश्यक कुल दूरी परमाणुओं को कम से कम किया।

परमाणुओं को सीधे एक कदम में स्थानांतरित करने के बजाय, प्रत्येक आंदोलन को हीटिंग और परमाणु हानि को रोकने के लिए लगभग 20 छोटे चरणों में विभाजित किया गया था। प्रत्येक चरण में, एआई मॉडल ने ऑप्टिकल चिमटी के साथ एक होलोग्राम उत्पन्न किया जो सभी परमाणुओं को एक साथ और सुचारू रूप से स्थानांतरित करता है। इस होलोग्राम ने दोनों को भी सटीक रूप से नियंत्रित किया, जहां प्रत्येक परमाणु चला गया और प्रकाश का चरण, जो गड़बड़ी से बचने के लिए महत्वपूर्ण है।

इस पद्धति में, परमाणुओं को फिर से व्यवस्थित करने का कुल समय लगभग एक ही था, चाहे कोई भी सरणी में 1,000 परमाणु या 10,000 परमाणु हों। अपने प्रयोगों में, वैज्ञानिकों ने लगभग 60 मिलीसेकंड में किसी भी दोष से मुक्त 2,024 परमाणुओं के दो-आयामी सरणियों को इकट्ठा किया, जो पिछले तरीकों की तुलना में काफी तेज और अधिक स्केलेबल था।

एआई मॉडल एक दृढ़ तंत्रिका नेटवर्क था जिसे सिम्युलेटेड लेजर होलोग्राम पर प्रशिक्षित किया गया था। यह जल्दी से अत्यधिक सटीक होलोग्राम का उत्पादन कर सकता है जो कम से कम नुकसान के साथ चिकनी आंदोलनों में परमाणुओं को निर्देशित करता है।

प्रायोगिक सेटअप ने एक उच्च संख्यात्मक एपर्चर ऑब्जेक्टिव लेंस का उपयोग किया, जिसने लेजर बीम को कसकर केंद्रित किया, उनका उपयोग चिमटी की तरह फँसने और परमाणुओं को स्थानांतरित करने के लिए किया। वैज्ञानिकों ने एक उच्च-निष्ठा इमेजिंग कैमरे का उपयोग करके परमाणुओं की स्थिति की नकल की। एआई ने तब पता लगाए गए पदों के आधार पर वास्तविक समय में अपने आंदोलनों की गणना की।

टीम 230 x 230 माइक्रोमीटर ग्रिड में 549 परमाणुओं को कोरियोग्राफ करके श्रोडिंगर की बिल्ली के विचार प्रयोग को एनिमेट करने वाला एक कार्टून वीडियो भी बनाने में सक्षम थी।

बड़े, दोष-मुक्त परमाणु सरणियों को जल्दी से इकट्ठा करने की क्षमता जल्दी और मज़बूती से स्केलेबल क्वांटम कंप्यूटर बनाने की दिशा में नए रास्ते खोलती है।