Quantum Networks का सबसे बड़ा दुश्मन — "Noise" — अब शायद हार मान चुका है

वैज्ञानिकों ने एक ऐसा revolutionary तरीका खोजा है जिससे quantum information को environmental "noise" से बचाया जा सकता है — और ये breakthrough हमें practical quantum computers बनाने के एक step और करीब ले जा सकता है।

Quantum computers काम करते हैं quantum entanglement पर — यानी दो quantum particles के बीच ऐसा connection जो एक साथ टाइम और स्पेस में मौजूद रहता है। इसी वजह से quantum computers traditional computers से कई गुना तेज calculations कर सकते हैं, क्योंकि ये information को sequence में नहीं, बल्कि parallel में process करते हैं।

लेकिन परेशानी क्या है?

इस connection को बनाए रखना बहुत मुश्किल है। बाहर की दुनिया से आने वाला "noise" — जैसे कि loose particles, light rays, और temperature में मामूली बदलाव — entanglement को तोड़ सकता है और information को बिखेर सकता है। यही कारण है कि qubits में error rate classical computing के bits से बहुत ज़्यादा होता है।

"Companies चाहे 1,000 qubits का दावा करें, पर असल में उनमें से बहुत कम useful होते हैं — और इसकी सबसे बड़ी वजह है noise।"
– प्रोफेसर एंड्रयू फोर्ब्स, University of Witwatersrand, South Africa

अब आई है breakthrough approach:

शोधकर्ताओं ने quantum information को topology (shape और structure पर आधारित properties) में encode किया — specifically, दो entangled photons की shape में। इस technique ने information को even high noise conditions में भी intact रखा।

यह research 26 मार्च को Nature Communications में प्रकाशित हुई।

Qubits vs Classical Bits

जैसे classical computers में bits होते हैं जो 0 या 1 value रखते हैं, वैसे ही quantum computers में qubits होते हैं — लेकिन qubits एक साथ 0 और 1 दोनों states में रह सकते हैं (जिसे superposition कहते हैं)। और जब ये qubits entangled होते हैं, तब इनकी computing power exponentially बढ़ जाती है।

मगर यही entanglement fragile है

भले ही quantum computers को super-cold cryostats में रखा जाए, फिर भी minute-level की disturbances उनकी delicate processes को disrupt कर देती हैं।

Quantum Noise-Cancellation का नया तरीका

अब तक की strategies entanglement को बचाने की कोशिश करती रही हैं। लेकिन ये methods कुछ हद तक ही effective रही हैं।

इस नई study में researchers ने सोचा —

"अगर entanglement टूट ही जाता है, तो क्यों न information को बचाने पर focus किया जाए?"

Forbes और उनकी team ने एक खास तरह के qubit को use किया — topological qubit — जिसमें information को दो entangled particles की shape (topology) में encode किया गया। इसके लिए उन्होंने use किया एक optical skyrmion, जो एक wave-like field होता है formed between two entangled photons.

जब इन skyrmions को high levels of noise में expose किया गया, तो भी उन्होंने अपना shape और information बरकरार रखा — जबकि दूसरी systems में information तब तक खो चुकी होती।

"जब तक थोड़ी भी entanglement बची रहती है, topology intact रहती है। Entanglement खत्म होते ही topology भी गायब हो जाती है।"
– Andrew Forbes

What’s next?

अब वैज्ञानिक एक "topological toolkit" बनाने की तैयारी कर रहे हैं, जिससे skyrmion में practical information encode और decode की जा सके।

"एक बार ये toolkit बन गई, तो हम communication networks और computing जैसी real-world applications में topology का इस्तेमाल शुरू कर सकते हैं," Forbes ने कहा।