इज़रायल-जापान क्वांटम कणों में सफलता: क्वांटम कंप्यूटर की ओर एक कदम
येरुशलम, 15 जनवरी, 2026 (TPS-IL) — इज़रायल के वाइज़मैन इंस्टीट्यूट और जापान के नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ मैटेरियल्स साइंस के वैज्ञानिकों की एक टीम ने क्वांटम कणों में एक अभूतपूर्व सफलता हासिल की है, जो विश्वसनीय क्वांटम कंप्यूटरों के निर्माण की दिशा में विज्ञान को एक कदम और करीब ले आई है। इन कणों में पिछली क्वांटम इंटरैक्शन में क्या हुआ था, इसे “याद रखने” की क्षमता है।
यह शोध नॉन-एबेलियन एनीऑन (non-Abelian anyons) पर केंद्रित था, जो अत्यधिक पतली सामग्रियों में चरम स्थितियों के तहत पाए जाने वाले विलक्षण क्वांटम कण हैं। ये कण एक-दूसरे के चारों ओर घूमने के क्रम को “याद रखकर” जानकारी संग्रहीत कर सकते हैं, जिससे वे त्रुटि-प्रतिरोधी क्वांटम कंप्यूटरों के लिए आशाजनक निर्माण खंड बन जाते हैं।
सहकर्मी-समीक्षित पत्रिका नेचर में प्रकाशित अध्ययन में, द्वितरफा ग्राफीन (bilayer graphene) में नॉन-एबेलियन एनीऑन के प्रमाण मिले, जो कार्बन परमाणुओं की दो अत्यंत पतली परतों से बनी सामग्री है।
शोध दल के प्रमुख डॉ. युवाल रोनेन ने कहा, “पहली बार, हमारे पास ऐसे कणों के प्रायोगिक प्रमाण हैं जो नॉन-एबेलियन एनीऑन की तरह व्यवहार करते हैं। यह शोध हमें ऐसे क्वांटम कंप्यूटर बनाने की दिशा में एक और कदम आगे ले जाता है जो दोष-सहिष्णु (fault-tolerant) हों और संकीर्ण शोध प्रयोगों से परे अधिक उपयोगी हों।”
एनीऑन की भविष्यवाणी पहली बार 1980 के दशक में की गई थी, लेकिन तब से केवल सरल “एबेलियन एनीऑन” ही देखे गए थे। नॉन-एबेलियन एनीऑन अधिक जटिल हैं: वे न केवल स्वैप होने पर वेव फ़ंक्शन (wave function) नामक क्वांटम गुण को बदलते हैं, बल्कि उसके आकार को भी बदलते हैं, जो पिछली क्रियाओं की स्मृति को एन्कोड करता है।
क्वांटम कंप्यूटर क्यूबिट्स (qubits) का उपयोग करते हैं, जो एक साथ कई अवस्थाओं में मौजूद हो सकते हैं। यह उन्हें उन समस्याओं को हल करने की क्षमता देता है जो आज के कंप्यूटर नहीं कर सकते। लेकिन क्यूबिट्स बहुत नाजुक होते हैं: छोटी सी गड़बड़ी भी उनमें मौजूद जानकारी को नष्ट कर सकती है। नॉन-एबेलियन एनीऑन इस समस्या को हल कर सकते हैं क्योंकि वे जानकारी को एक एकल कण के बजाय कणों की पूरी प्रणाली में संग्रहीत करते हैं, जिससे वे त्रुटियों के प्रति बहुत कम संवेदनशील होते हैं।
“नॉन-एबेलियन एनीऑन का प्रतिस्थापन सिस्टम के वेव फ़ंक्शन में एक निशान छोड़ता है,” रोनेन ने समझाया। “यदि हम इन तीन कणों को एक क्रम में स्वैप करते हैं, तो हमें एक अलग परिणाम मिलता है, बजाय इसके कि हम उन्हें दूसरे क्रम में स्वैप करें। अनुक्रम को याद रखने की यह क्षमता ही उन्हें जानकारी संग्रहीत करने की अनुमति देती है।”
कणों का अध्ययन करने के लिए, टीम ने उन्हें द्वितरफा ग्राफीन में सटीक लूप पथों पर निर्देशित किया और विद्युत प्रतिरोध में परिणामी पैटर्न को मापा – यह विधि 19वीं सदी के एक प्रकाश प्रयोग से प्रेरित थी। आश्चर्यजनक रूप से, वैज्ञानिकों ने पाया कि कणों में अपेक्षित चौथाई के बजाय आधे इलेक्ट्रॉन का चार्ज था, जिससे पता चलता है कि दो नॉन-एबेलियन एनीऑन एक साथ चल रहे थे।
डॉ. रोनेन ने कहा, “हम अभी तक उन्हें अलग करने में सक्षम नहीं हुए हैं, लेकिन यह इन कणों को सीधे देखने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है। अगली चुनौती यह देखना है कि कणों के आदान-प्रदान का प्रत्येक क्रम वास्तव में एक अद्वितीय हस्ताक्षर कैसे उत्पन्न करता है। यह हमें दोष-सहिष्णु क्वांटम कंप्यूटरों के करीब ले जाएगा।”
शोधकर्ताओं के अनुसार, केवल 300 क्यूबिट्स की स्थिति को संग्रहीत करने के लिए भी एक शास्त्रीय कंप्यूटर को 34 क्विन्टिलियन से अधिक संख्याओं को याद रखने की आवश्यकता होगी, जो इन कणों की कंप्यूटिंग के भविष्य के लिए असाधारण क्षमता को दर्शाता है।
यदि पूरी तरह से उपयोग किया जाता है, तो नॉन-एबेलियन एनीऑन क्वांटम कंप्यूटरों को बहुत अधिक शक्तिशाली और विश्वसनीय बना सकते हैं। वे ऐसी समस्याओं को हल कर सकते हैं जो शास्त्रीय कंप्यूटरों के लिए असंभव हैं, जैसे कि नई दवाओं और सामग्रियों के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं की भविष्यवाणी करना या मौसम के पूर्वानुमान में सुधार करना। वे नए प्रकार के एन्क्रिप्शन के साथ साइबर सुरक्षा को भी मजबूत कर सकते हैं और नए क्वांटम व्यवहारों को उजागर करके मौलिक विज्ञान को आगे बढ़ा सकते हैं।
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