कोलोन के प्रयोग ने टोपोलॉजिकल क्यूबिट्स के लिए एक प्रमुख सिद्धांत की पुष्टि की

द्वारा संपादित: Svitlana Velhush

कोलोन विश्वविद्यालय की टोपोलॉजिकल मैटर प्रयोगशाला में भौतिकविदों ने पहली बार सीधे उन क्वांटम अवस्थाओं को देखा, जिनकी भविष्यवाणी सिद्धांत ने 2008 में ही की थी। यह उपकरण — एक टोपोलॉजिकल इंसुलेटर की सतह पर बना जोसेफसन जंक्शन — ने ठीक वही उच्च-चालकता वाली Andreev अवस्थाएँ दिखाईं, जो अतिचालकता के टोपोलॉजिकल सतही इलेक्ट्रॉनों के साथ अन्योन्यक्रिया करने पर उत्पन्न होनी चाहिए।

प्रोफेसर योइची आंदो (Yoichi Ando) के नेतृत्व वाली टीम ने डॉक्टर याकोब श्ल्युक और एला निकोडेम की भागीदारी में सुरंग स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग किया। उन्होंने दो अतिचालकों के बीच कला-अंतर को बदलते हुए और चुंबकीय क्षेत्र लगाते हुए जंक्शन के भीतर की अवस्थाओं का स्पेक्ट्रम मापा। परिणाम आखेन के राइन-वेस्टफेलियन तकनीकी विश्वविद्यालय के फ़ाबियान हास्लर के समूह की गणनाओं और लियांग फ़ू तथा चार्ल्स केन के मॉडल से मेल खाए।

टोपोलॉजिकल इंसुलेटर धारा केवल सतह पर प्रवाहित होती है, जबकि भीतर वह इंसुलेटर ही रहता है। जब इस सतह को अतिचालक से जोड़ा जाता है, तो सीमा पर विशेष इलेक्ट्रॉन-छिद्र युग्म — Andreev अवस्थाएँ — उत्पन्न होती हैं। सामान्य पदार्थ में वे टोपोलॉजिकल सतह की तुलना में भिन्न व्यवहार करती हैं: यहाँ वे वाहक घनत्व की विस्तृत श्रेणी में उच्च-चालक बनी रहती हैं और चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में जंक्शन के निश्चित क्षेत्रों में स्थानीयकृत हो जाती हैं।

यह प्रेक्षण टोपोलॉजिकल क्वांटम संगणन के सैद्धांतिक आधार को मज़बूत करता है। ऐसी प्रणाली में Majorana-शून्य मोड सूचना को अन-स्थानिक रूप से संग्रहीत कर सकते थे, जिससे वह स्थानीय व्यवधानों और त्रुटियों से सुरक्षित रहती। अभी टोपोलॉजिकल अतिचालकता में संक्रमण — ऊर्जा अंतराल का बंद होना और फिर से खुलना — दर्ज नहीं हुआ है, परंतु अब तक प्राप्त आँकड़े उच्च परिशुद्धता के साथ भविष्यवाणियों से मेल खाते हैं।

परिणाम 2 नवंबर 2026 को Science Advances पत्रिका में प्रकाशित हुए। शोधकर्ता इस बात पर बल देते हैं: अगला कदम प्रयोग के ऊर्जा और समय संबंधी विभेदन को बढ़ाना है, ताकि टोपोलॉजिकल कला-संक्रमण के ठीक उस क्षण को पकड़ा जा सके।

कोलोन के वास्तविक प्रयोग ने दिखाया कि टोपोलॉजिकल इंसुलेटर की सतह ठीक वैसा व्यवहार करती है जैसा भविष्य के त्रुटि-सहिष्णु क्यूबिट्स के लिए आवश्यक है, और यह व्यावहारिक टोपोलॉजिकल क्वांटम कंप्यूटर तक संभावित मार्गों का नक्शा अभी से बदल रहा है।

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स्रोतों

  • Experiment supports theoretical foundation for potentially more error-resistant quantum computing

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