কোয়ান্টাম ম্যাজিক স্টেট সিমুলেশনের নব্য কৌশল 

কোয়ান্টাম কম্পিউটারকে বাস্তবে বৃহৎ পরিসরে ব্যবহারযোগ্য করে তোলার পথে সবচেয়ে বড় একটা বাধা হলো এর ত্রুটি নিয়ন্ত্রণ। কেবল বেশি সংখ্যক কিউবিট যুক্ত করলেই শক্তিশালী কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরি হয় না; দীর্ঘ সময় ধরে নির্ভুল গণনা চালানোর জন্য কিউবিটকে ত্রুটির প্রভাব থেকে সুরক্ষিত রাখতে হয়। এই সমস্যার সমাধানে ব্যবহৃত হয় কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন প্রণালী। বহু ফিজিক্যাল কিউবিট একসঙ্গে ব্যবহার করে একটি নির্ভরযোগ্য লজিক্যাল কিউবিট তৈরি করা হয়।

এই চ্যালেঞ্জ মোকাবিলায় যুক্তরাষ্ট্রের ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয় , ডেভিসের গবেষকেরা একটি নতুন ক্লাসিক্যাল সিমুলেশন পদ্ধতি তৈরি করেছেন। এটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারের জন্য গুরুত্বপূর্ণ কিন্তু জটিল ম্যাজিক স্টেট তৈরির প্রক্রিয়াকে দক্ষতর ভাবে অনুকরণ করতে পারে। গবেষণা বিবরণটি প্রকাশিত হয়েছে পি আর এক্স কোয়ান্টাম জার্নালে। ত্রুটি নিয়েই

কাজ করার ফল্ট-টলারেন্ট কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ে সাধারণত দুটি ধরনের কোয়ান্টাম ক্রিয়া গুরুত্বপূর্ণ। এর মধ্যে ক্লিফোর্ড গেট তুলনামূলকভাবে সহজ এবং ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারে দক্ষতার সঙ্গে সিমুলেট করা যায়। কিন্তু শুধু ক্লিফোর্ড গেট ব্যবহার করে সব ধরনের কোয়ান্টাম গণনা করা সম্ভব নয়। সর্বজনীন কোয়ান্টাম কম্পিউটেশনের জন্য প্রয়োজন নন-ক্লিফোর্ড অপারেশনস, যেগুলো অনেক বেশি জটিল এবং ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারে সিমুলেট করাও কঠিন।

এই নন-ক্লিফোর্ড অপারেশনগুলোকে ত্রুটিমুক্তভাবে বাস্তবায়নের জন্য প্রয়োজন হয় বিশেষ ধরনের কোয়ান্টাম অবস্থা, যাকে বলা হয় ম্যাজিক স্টেট। তার খরচ অনেক। বড় আকারের ত্রুটি-সংশোধিত কোয়ান্টাম কম্পিউটারে উচ্চমানের ম্যাজিক স্টেট তৈরি করাই মোট ব্যয়ের একটি বড় অংশ হয়ে ওঠে। তাই গবেষকেরা এমন সব প্রোটোকল খুঁজছেন, যেগুলো একাধারে কম ব্যয়সাপেক্ষ এবং আরও নির্ভরযোগ্য ম্যাজিক স্টেট তৈরি করতে পারে।

কিন্তু নতুন কোনো প্রোটোকল কতটা কার্যকর হবে , তা যাচাই করাও কঠিন। বাস্তব পরিস্থিতিতে সার্কিট-স্তরের বিভিন্ন ত্রুটি বা পাউলি এররস যুক্ত করে পুরো প্রক্রিয়াটি সিমুলেট করতে হয়। নন-ক্লিফোর্ড অপারেশনের উপস্থিতির কারণে প্রচলিত সিমুলেশন পদ্ধতিতে এই কাজের খরচ দ্রুত খুব বেড়ে যায়।

নতুন পদ্ধতিটি এই জটিলতাকে কমাতে পাউলি এররস কীভাবে সার্কিটের মধ্য দিয়ে ছড়িয়ে পড়ে, তা অনুসরণ করে । তার সঙ্গে সংশ্লিষ্ট গাণিতিক কাঠামো ব্যবহার করে সমস্যাটিকে সরল করে। বিশেষ করে Pauli square-root Clifford (PSC) কাঠামো কাজে লাগিয়ে জটিল ত্রুটির বর্ণনাকে ছোট ও পরিচালনাযোগ্য আকারে নামিয়ে আনা যায়। শেষ পর্যন্ত পুরো প্রক্রিয়াটিকে এমন লজিক্যাল ক্লিফোর্ড ত্রুটি হিসেবে প্রকাশ করা সম্ভব হয়, যা প্রচলিত ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারে দক্ষভাবে সিমুলেট করা যায়।

গবেষকদের দাবি, এই কৌশল বড় ও উচ্চ-নির্ভুলতার ম্যাজিক-স্টেট প্রস্তুতি প্রোটোকল বিশ্লেষণের সুযোগ তৈরি করতে পারে। ফলে বিভিন্ন পদ্ধতির কার্যকারিতা তুলনা করা সহজ হবে। ভবিষ্যতের ফল্ট-টলারেন্ট (ত্রুটি সত্ত্বেও কর্মক্ষম) কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির জন্য আরও দক্ষ নকশা ও ত্রুটি-সংশোধন কৌশল দ্রুত খুঁজে বের করাও সম্ভব হতে পারে।

সূত্র: https://physicsworld.com/a/shortcut-for-simulating-logical-magic-states-could-accelerate-the-design-of-fault-tolerant-quantum-computers/