क्वांटम सीमा का खुला राज: Majorana Zero Modes की चमत्कारिकता
हाल ही में माइक्रोसॉफ्ट के researchers ने Majorana Zero Modes, जो एक प्रकार का कण है, के निर्माण में महत्त्वपूर्ण सफलता की घोषणा की, जिसका क्वांटम कंप्यूटिंग में क्रांति लाने के संभावित प्रभाव हैं।
§ माइक्रोसॉफ्ट के शोधकर्त्ताओं ने एक aluminium Superconductor और indium arsenide Semiconductor. से एक topological superconductor का निर्माण किया।
§ उनके डिवाइस ने measurements and simulations सहित एक सख्त प्रोटोकॉल जारी किया जो मेजराना ज़ीरो मोड की hosting की high probability का संकेत देता है।
§ topological gap protocol और conductance peak के observation को Majorana zero modes के लिये मज़बूत evidence माना जाता है।
What are Majorana Zero Modes:
§ मेजराना फर्मियन्स:
o पदार्थ को बनाने वाले सभी subatomic particles को फर्मियन कहा जाता है।
o वर्ष 1928 में भौतिक विज्ञानी Paul Dirac ने यह समझने के लिये Dirac equation विकसित किया कि quantum mechanics और सापेक्षता का विशेष सिद्धांत कैसे सह-अस्तित्व में रह सकते हैं।
· Dirac equation ने subatomic particles के व्यवहार का वर्णन किया जो लगभग प्रकाश की गति के समान चलते थे।
o इस समीकरण ने प्रत्येक कण के लिये एंटीपार्टिकल्स के अस्तित्व की भविष्यवाणी की जिससे वर्ष 1932 में पहले एंटीपार्टिकल, positron (or the anti-electron) की खोज हुई।
o वर्ष 1937 में भौतिक विज्ञानी एटोर मेजराना ने पाया कि डिरॉक समीकरण उन कणों को अपने स्वयं के प्रतिकण बनने की अनुमति देता है जो कुछ शर्तों को पूरा करते हैं।
o उनके सम्मान में फर्मिऑन जो अपने स्वयं के एंटीपार्टिकल्स हैं, मेजराना फर्मिअन कहलाते हैं।
· Neutrinos एक प्रकार का कण है जिसके बारे में physicists का मानना है कि यह Majorana fermions हो सकता है, हालाँकि प्रयोगात्मक प्रमाण का अभी भी अभाव है।
§ मेजराना जीरो मोड्स:
o फर्मिऑन में चार क्वांटम संख्याएँ होती हैं, जिनमें से एक क्वांटम स्पिन होती है, जिसमें केवल half-integer values होता है।
o फर्मिऑन की बँधी हुई अवस्थाएँ जो उनके स्वयं के प्रतिकण हैं, मेजराना ज़ीरो मोड्स कहलाती हैं।
o मेजराना ज़ीरो मोड दो दशकों से अधिक समय से अनुसंधान का विषय रहा है।
o उनकी अद्वितीय विशेषताएँ उन्हें टोपोलॉजिकल quantum computing के लिये आशाजनक बनाती हैं।
कंप्यूटिंग में मेजराना ज़ीरो मोड के संभावित लाभ:
§ मेजराना ज़ीरो मोड में अद्वितीय गुण होते हैं जो क्वांटम कंप्यूटर को अधिक मज़बूत और कम्प्यूटेशनल रूप से बेहतर बनाते हैं। वर्तमान में क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग किया जाता है
§ अलग-अलग electron qubit के रूप में होते हैं, लेकिन वे कमज़ोर और विघटन के प्रति संवेदनशील होते हैं।
§ मेजराना ज़ीरो मोड, एक इलेक्ट्रॉन और एक hole से निर्मित अधिक स्थिर क्यूबिट के रूप में उपयोग किया जा सकता है।
§ यहाँ तक कि यदि इनकी इकाइयों में से एक भी अशांत है, तो एन्कोडेड जानकारी की सुरक्षा करते हुए समग्र क्यूबिट डिकोड नहीं होता है।
§ मेजराना ज़ीरो मोड स्थलाकृतिक अध:पतन को प्रस्तुत करते हैं, जो एन्कोडेड जानकारी को आसानी से खोए बिना विभिन्न स्थलाकृतिक गुणों से जानकारी के भंडारण और पुनर्प्राप्ति की अनुमति देता है।
o टोपोलॉजी पदार्थ के उन गुणों का अध्ययन है जिनमें निरंतर होने वाले विरूपण से गुज़रने के बावजूद कोई बदलाव नहीं आता है, यानी जब ऐसे पदार्थ जिन्हें खींचा जाए, मोड़ा जाए फिर भी ये टूटते अथवा चिपकते नहीं हैं।
Microsoft की Majorana Zero Modes में breakthrough ने क्वांटम कंप्यूटिंग की क्रांति के लिए संभावना को जगाया है। अद्वितीय robust क्यूबिट्स और टोपोलॉजिकल फायदे प्रदान करते हैं, गणना और भंडारण क्षमताओं को बढ़ाते हैं।
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