క్వాంటం కంప్యూటింగ్‌కు కొత్త ఆశలు.. ఒక్క ఆపరేషన్‌తో క్వాంటం ఎంటాంగిల్‌మెంట్‌ను ఎక్కువసేపు కాపాడిన భారత శాస్త్రవేత్తలు

క్వాంటం కంప్యూటింగ్‌కు కొత్త ఆశలు.. ఒక్క ఆపరేషన్‌తో క్వాంటం ఎంటాంగిల్‌మెంట్‌ను ఎక్కువసేపు కాపాడిన భారత శాస్త్రవేత్తలు

బెంగళూరు, సెప్టెంబర్ 15: క్వాంటం కంప్యూటింగ్ రంగంలో భారత శాస్త్రవేత్తలు కీలక ముందడుగు వేశారు. బెంగళూరులోని **రామన్ రీసెర్చ్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ (RRI)**కు చెందిన Quantum Information and Computing (QuIC) ల్యాబ్ శాస్త్రవేత్తలు క్వాంటం ఎంటాంగిల్‌మెంట్ వేగంగా క్షీణించే సమస్యను నియంత్రించేందుకు ఒక కొత్త విధానాన్ని ప్రయోగాత్మకంగా చూపించారు. ఇందులో సరైన సమయంలో ఒక్కసారి చేసే “ఫ్లిప్” ఆపరేషన్ ద్వారా ఎంటాంగిల్‌మెంట్ క్షీణతను ఆలస్యం చేయడం లేదా కొన్ని పరిస్థితుల్లో పూర్తిగా నివారించడం సాధ్యమని పరిశోధన వెల్లడించింది.

అసలు సమస్య ఏమిటి?

క్వాంటం కంప్యూటర్లలో సమాచారాన్ని ప్రాసెస్ చేయడానికి క్వాంటం బిట్స్ (qubits), superposition, entanglement వంటి ప్రత్యేక క్వాంటం లక్షణాలను ఉపయోగిస్తారు. అయితే ఈ క్వాంటం స్థితులు చాలా సున్నితమైనవి. చుట్టూ ఉన్న పర్యావరణంతో పరస్పర చర్యలు, noise వంటి కారణాల వల్ల క్వాంటం సమాచారం తన స్థిరత్వాన్ని కోల్పోతుంది.

ఈ ప్రక్రియను సాధారణంగా decoherenceగా పిలుస్తారు.

ప్రత్యేకంగా entangled particles మధ్య ఉన్న సంబంధం కొన్నిసార్లు క్రమంగా బలహీనపడటమే కాకుండా, ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో అకస్మాత్తుగా పూర్తిగా కనుమరుగవుతుంది. దీనిని శాస్త్రవేత్తలు **“entanglement sudden death”**గా పేర్కొంటారు.

ఒక్కసారి చేసే ఆపరేషన్‌తో ఏం సాధించారు?

RRIలోని QuIC ల్యాబ్‌కు చెందిన Urbasi Sinha నేతృత్వంలోని బృందం ఈ సమస్యను ఎదుర్కొనేందుకు ఒక ఆసక్తికరమైన విధానాన్ని పరీక్షించింది.

సాధారణంగా decoherenceను తగ్గించేందుకు పదేపదే corrective operations చేయాల్సి రావచ్చు. అయితే RRI బృందం ప్రయోగంలో సరైన సమయంలో ఒక్క “flip operation” చేయడం ద్వారా entanglement క్షీణతను ప్రభావితం చేయగలిగింది.

ఆ ఆపరేషన్‌ను decay ప్రక్రియలో ఎప్పుడు ప్రయోగించారన్నది ఫలితాన్ని నిర్ణయించే కీలక అంశంగా మారింది.

సరైన సమయంలో ఆపరేషన్ చేస్తే:

• ఎంటాంగిల్‌మెంట్ క్షీణతను ఆలస్యం చేయవచ్చు
• “entanglement sudden death”ను నివారించవచ్చు
• తప్పు సమయంలో చేస్తే క్షీణతను వేగవంతం కూడా చేయవచ్చు

అంటే ఈ పరిశోధనలో కేవలం ఏ ఆపరేషన్ చేయాలి? అన్నదే కాకుండా, ఎప్పుడు చేయాలి? అన్నది కూడా ఒక ముఖ్యమైన control resourceగా మారింది.

ఫోటాన్లతో ప్రయోగం ఎలా చేశారు?

ఈ ప్రయోగంలో పరిశోధకులు కాంతి కణాలైన photons యొక్క polarisationను ఉపయోగించి రెండు-స్థాయి క్వాంటం వ్యవస్థను రూపొందించారు.

Photonsలో horizontal, vertical polarisationలను రెండు వేర్వేరు quantum statesగా పరిగణించారు. ఆ తర్వాత waveplates సహాయంతో polarisationను నియంత్రిస్తూ, సహజ decay ప్రక్రియలో ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో state populationsను swap చేసే “flip” operationను ప్రయోగించారు.

ఈ ఆపరేషన్‌ timing ఆధారంగా entanglement decay మారుతుందని ప్రయోగాత్మకంగా గమనించారు.

క్వాంటం కంప్యూటింగ్‌కు దీని ఉపయోగం ఏమిటి?

ఇక్కడ ఒక ముఖ్యమైన విషయం గమనించాలి. ఈ పరిశోధన నేరుగా ఒక quantum computerలో error correction సాధించినట్లు కాదు. ఇది entangled photons ఆధారంగా quantum entanglement decayను నియంత్రించే ప్రయోగం.

అయితే quantum computingలో quantum information ఎక్కువసేపు నిలిచి ఉండటం అత్యంత కీలకం. అందువల్ల ఇలాంటి decoherence/entanglement decay నియంత్రణ పద్ధతులు భవిష్యత్తులో quantum communication, quantum computation మరియు ఇతర quantum technologiesలో ఉపయోగపడే అవకాశం ఉంది.

పరిశోధనలో మరో ఆసక్తికరమైన అంశం

ప్రయోగ ఫలితాలు శాస్త్రవేత్తలకు మరో ఆశ్చర్యాన్ని ఇచ్చాయి. సాధారణంగా quantum systemsలో information lossను వివరించడానికి ఉపయోగించే రెండు ప్రామాణిక noise modelsలో ఈ ప్రయోగం పూర్తిగా సరిపోలలేదు.

దాదాపు ఏడాది పాటు theoretical analysis చేసిన తర్వాత, పరిశోధకులు ఈ ప్రయోగం ఆ రెండు frameworksను కలిపే ఒక continuumపై ఉన్నట్లు గుర్తించారు. అంటే ఒక tuning parameter ద్వారా రెండు extreme noise models మధ్య వివిధ పరిస్థితులను వివరించగలిగే అవకాశం కనిపించింది.

Physical Review Aలో ప్రచురణ

ఈ పరిశోధన “Temporal steering of entanglement decay with single-shot control” పేరుతో Physical Review Aలో ప్రచురితమైంది. RRI ప్రచురణల జాబితా ప్రకారం ఈ పేపర్ **Physical Review A, Volume 114, 012416 (2026)**లో ఉంది. పరిశోధకులలో Saumya Ranjan Behera, Kallol Sen, Animesh Sinha Roy, Snigdhadev Ray, Ashutosh Singh, A. R. P. Rau, Urbasi Sinha తదితరులు ఉన్నారు.

భారత్‌కు ఎందుకు కీలకం?

భారత్‌లో quantum technologyపై పరిశోధనలు వేగంగా పెరుగుతున్న సమయంలో RRI బృందం చేసిన ఈ పని ప్రాధాన్యత సంతరించుకుంది. ఈ పరిశోధనకు భారత ప్రభుత్వ Department of Science and Technology (DST) ఆధ్వర్యంలోని National Quantum Mission నుంచి కొంత funding కూడా లభించింది.

క్వాంటం ప్రపంచంలో ఒక చిన్న మార్పు కూడా పెద్ద ఫలితాన్ని ఇవ్వగలదని ఈ పరిశోధన మరోసారి చూపించింది. ముఖ్యంగా “సరైన సమయంలో సరైన ఆపరేషన్” అనే ఆలోచన భవిష్యత్తులో quantum systemsను నియంత్రించే కొత్త మార్గాలకు దారితీయవచ్చని శాస్త్రవేత్తలు భావిస్తున్నారు.

మొత్తానికి: భారత శాస్త్రవేత్తలు quantum entanglementను నేరుగా “చిరకాలం నిలిపివేశారు” అని చెప్పడం కంటే, సరైన timingతో ఒక్క operation ద్వారా దాని decayను ఆలస్యం చేయడం లేదా కొన్ని పరిస్థితుల్లో నివారించడం సాధ్యమని ప్రయోగాత్మకంగా చూపించారు అని చెప్పడం సరైనది. ఈ ఫలితం భవిష్యత్తు quantum technologiesకు కొత్త control strategyకి దారితీయవచ్చు.