मेजराना कण और क्वांटम कंप्यूटिंग
व्यावहारिक क्वांटम कंप्यूटरों की खोज ने वैज्ञानिकों को भौतिकी में अपरंपरागत विचारों की खोज के लिए प्रेरित किया है, जिसमें ऐसे कणों का उपयोग भी शामिल है जो अपने स्वयं के प्रतिकण होते हैं। इन्हें मेजराना कण कहा जाता है। 1930 के दशक में एटोर मेजराना द्वारा प्रस्तावित ये कण इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन जैसे पारंपरिक कणों से इस मायने में भिन्न हैं कि इन्हें अपने प्रतिपदार्थ समकक्षों से भिन्न नहीं किया जा सकता है।
मेजराना कणों की अवधारणा
- मेजराना कण सैद्धांतिक रूप से अपने स्वयं के प्रतिकण हैं।
- वे एक समरूपता का प्रतिनिधित्व करते हैं, जहां आवेश और गुणों को उलटने पर वही कण प्राप्त होता है।
- उच्च ऊर्जा पर कार्यरत भौतिकविदों ने ब्रह्मांडीय किरणों और कण त्वरक के माध्यम से मेजराना की खोज की है, लेकिन उन्हें कोई निर्णायक परिणाम नहीं मिला है।
- संघनित पदार्थ पर कार्यरत भौतिकविदों ने पदार्थों में क्वासिपार्टिकल्स की खोज की है जो गणितीय रूप से मेजरानास की तरह व्यवहार करते हैं।
क्वांटम कंप्यूटिंग में मेजराना
मेजराना कण क्वांटम कंप्यूटिंग में प्रमुख चुनौतियों पर काबू पाने की संभावना रखते हैं, विशेष रूप से क्यूबिट स्थिरता बनाए रखने में।
- क्यूबिट, जो शास्त्रीय बिट्स के क्वांटम समतुल्य हैं, कई अवस्थाओं (सुपरपोजिशन) में मौजूद हो सकते हैं, लेकिन पर्यावरणीय अंतःक्रियाओं के कारण इनमें विघटन की संभावना रहती है।
- वर्तमान में क्वांटम त्रुटि सुधार का उपयोग किया जाता है, जिसमें एक तार्किक क्यूबिट को बनाए रखने के लिए कई भौतिक क्यूबिट की आवश्यकता होती है। इससे बाधा उत्पन्न होती है।
मेजराना की भूमिका
- मेजराना एक अलग दृष्टिकोण प्रस्तुत करते हैं: क्यूबिट को गैर-स्थानीय रूप से संग्रहित किया जाता है, क्योंकि उनके गुणधर्म व्यापक रूप से अलग-अलग मेजराना मोडों के बीच साझा किए जाते हैं।
- इस गैर-स्थानीय एनकोडिंग का अर्थ है कि सूचना तब तक संरक्षित रहती है जब तक कि दोनों हिस्सों में गड़बड़ी न हो।
गैर-एबेलियन एनीऑन्स और ब्रेडिंग
मेजराना मोड गैर-एबेलियन एनीऑन हैं, जो ब्रेडिंग नामक प्रक्रिया के माध्यम से क्वांटम कम्प्यूटेशन की अनुमति देते हैं।
- गैर-एबेलियन एनीऑन का आदान-प्रदान करने से उनकी संयुक्त क्वांटम स्थिति में महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है।
- ब्रेडिंग में इन मोड्स को एक दूसरे के चारों ओर घुमाना, ब्रेड के समान पथों का अनुरेखण करना शामिल है, जिसके परिणाम केवल ब्रेड की टोपोलॉजी पर निर्भर करते हैं।
- इससे गणनाएं स्थलाकृतिक रूप से सुरक्षित हो जाती हैं, जिससे छोटी त्रुटियों की संभावना कम हो जाती है।
चुनौतियाँ और संभावनाएँ
सैद्धांतिक क्षमता के बावजूद, मेजराना-आधारित क्वांटम कंप्यूटिंग के व्यावहारिक कार्यान्वयन में बाधाएं हैं।
- प्रयोगों ने नैनोवायरों में मेजराना मोड्स की उपस्थिति का संकेत दिया है, लेकिन संशयवादियों का कहना है कि अन्य प्रभाव भी इन परिणामों की नकल कर सकते हैं।
- अंतिम प्रमाण में ब्रेडिंग का प्रदर्शन शामिल है, जिसके लिए जटिल ज्यामिति और सटीक हेरफेर की आवश्यकता होती है।
- यदि सफल रहे तो मेजराना क्यूबिट्स आवश्यक क्यूबिट्स की संख्या को कम करके तथा स्थिरता को बढ़ाकर क्वांटम कंप्यूटिंग में क्रांति ला सकते हैं।
संघनित पदार्थ भौतिकी पर प्रभाव
मेजराना मोड्स की खोज ने संघनित पदार्थ भौतिकी को उन्नत किया है, जिससे नैनोवायर विकास, अतिचालक संपर्कों और परमाणु-स्तरीय पदार्थ नियंत्रण में सुधार हुआ है। इन विकासों में क्वांटम कंप्यूटिंग से आगे बढ़कर क्वांटम सेंसिंग और नई इलेक्ट्रॉनिक तकनीकों तक पहुँचने की क्षमता है।
