भारतीय विज्ञान संस्थान (आईआईएससी) और टाटा इंस्टीट्यूट ऑफ फंडामेंटल रिसर्च (टीआईएफआर) के वैज्ञानिकों की एक टीम ने 20-क्यूबिट सुपरकंडक्टिंग क्वांटम प्रोसेसर और एक नवीन एरर करेक्शन तंत्र का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया है। यह उपलब्धि भारत को स्वदेशी क्वांटम कंप्यूटिंग क्षमता वाले कुछ देशों की श्रेणी में ला खड़ा करती है।

🔹 20-क्यूबिट का मील का पत्थर

'सिद्धि-20' नामक यह प्रोसेसर 100 माइक्रोसेकंड का सुसंगतता समय और 99% से अधिक गेट फिडेलिटी हासिल करता है। यह क्यूबिट्स के बीच क्रॉसस्टॉक को कम करने के लिए फ्लिप-चिप आर्किटेक्चर का उपयोग करता है। टीम ने 5-क्यूबिट एरर करेक्शन कोड का भी प्रदर्शन किया जो त्रुटियों को 8 गुना तक दबा देता है - यह दोष-सहिष्णु क्वांटम कंप्यूटिंग की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।

प्रमुख शोधकर्ता

"यह क्वांटम टेक में हमारा 'स्पुतनिक क्षण' है। हमने भारत में ही चिप को स्वदेशी रूप से डिजाइन और फैब्रिकेट किया है, जिसमें कंट्रोल इलेक्ट्रॉनिक्स भी शामिल है। अगला कदम दो वर्षों के भीतर 50 क्यूबिट तक स्केल करना है।" – प्रो. अरिंदम घोष, आईआईएससी।

यह कैसे काम करता है

प्रोसेसर नाइओबियम से बने ट्रांसमॉन क्यूबिट का उपयोग करता है, जिसे डाइल्यूशन रेफ्रिजरेटर में 15 मिलीकेल्विन तक ठंडा किया जाता है। नियंत्रण संकेत आईआईटी मद्रास में विकसित कस्टम आरएफएसओसी बोर्ड द्वारा उत्पन्न होते हैं। यह प्रणाली ग्रोवर सर्च और क्वांटम फूरियर ट्रांसफॉर्म जैसे क्वांटम एल्गोरिदम चला सकती है।

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99%गेट फिडेलिटी
100μsसुसंगतता समय

🔹 एरर करेक्शन में सफलता

डिकोहरेंस के कारण क्वांटम कंप्यूटर में त्रुटियां होना आम बात है। टीम ने 5-क्यूबिट लैटिस पर 'सर्फेस कोड' वैरिएंट लागू किया जो वास्तविक समय में बिट-फ्लिप और फेज-फ्लिप त्रुटियों का पता लगाता है और उन्हें सही करता है। भारत में यह पहला प्रदर्शन है और प्रमुख टेक लैब्स के बाहर विश्व स्तर पर कुछ में से एक है।

सॉफ्टवेयर स्टैक

हार्डवेयर के साथ-साथ, टीम ने 'क्यूसिम' विकसित किया - एक क्वांटम सिम्युलेटर और कंपाइलर जो ओपनक्यूएएसएम का समर्थन करता है और एल्गोरिदम को क्यूबिट टोपोलॉजी में मैप कर सकता है। यह अब शोधकर्ताओं और छात्रों के लिए नेशनल क्वांटम मिशन क्लाउड प्लेटफॉर्म पर उपलब्ध है।

🔹 नेशनल क्वांटम मिशन को बढ़ावा

यह सफलता 2023 में शुरू किए गए ₹6,000 करोड़ के नेशनल क्वांटम मिशन (एनक्यूएम) के तहत आती है। मिशन का लक्ष्य 2026 तक 50-100 क्यूबिट वाले इंटरमीडिएट-स्केल क्वांटम कंप्यूटर बनाना है। चार 'थीमैटिक हब' (आईआईएससी, आईआईटी बॉम्बे, आईआईटी मद्रास और टीआईएफआर) सुपरकंडक्टिंग, फोटोनिक और ट्रैप्ड-आयन क्यूबिट पर काम कर रहे हैं।

सरकार की प्रतिक्रिया

"भारत अब क्वांटम अनुसंधान में शीर्ष लीग में है। यह उपलब्धि क्रिप्टोग्राफी, दवा खोज और सामग्री विज्ञान में अनुप्रयोगों को गति देगी।" – डॉ. जितेंद्र सिंह, विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी राज्य मंत्री।

क्षितिज पर अनुप्रयोग

  • क्रिप्टोग्राफी: सुरक्षित संचार के लिए क्वांटम-प्रतिरोधी एल्गोरिदम विकसित करना।
  • दवा खोज: नई फार्मास्यूटिकल्स के लिए आणविक संरचनाओं का अनुकरण।
  • अनुकूलन: जटिल रसद और वित्तीय मॉडलिंग समस्याओं का समाधान।
  • जलवायु मॉडलिंग: जलवायु प्रणालियों के अधिक सटीक अनुकरण।

🔹 वैश्विक संदर्भ

भारत क्वांटम वर्चस्व की दौड़ में अमेरिका (आईबीएम, गूगल), चीन (यूएसटीसी) और यूरोप के साथ शामिल हो गया है। हालांकि चीन ने हाल ही में 66-क्यूबिट प्रोसेसर का प्रदर्शन किया है, भारत का एरर करेक्शन और स्वदेशी फैब्रिकेशन पर ध्यान एक रणनीतिक लाभ के रूप में देखा जाता है। सिद्धि-20 इस साल के अंत में 'क्वांटम क्लाउड' के माध्यम से शैक्षणिक सहयोग के लिए खोल दिया जाएगा।