কোয়ান্টাম তথ্যের একটি মূল সূত্রকে দূরপাল্লার মিথস্ক্রিয়া সম্পন্ন সিস্টেমে সম্প্রসারিত করে, RIKEN পদার্থবিদরা এর কার্যকারিতা বৃদ্ধি করেছেন। এই অগ্রগতি আরও ভালো কোয়ান্টাম কম্পিউটার ডিজাইন করতে সাহায্য করতে পারে।

এই গবেষণার ফলাফল ফিজিক্যাল রিভিউ লেটারস জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে।

তাদের ধ্রুপদী প্রতিরূপের তুলনায়, কোয়ান্টাম কম্পিউটারের মতো অনেক কোয়ান্টাম কণা দিয়ে তৈরি সিস্টেমগুলি বিশ্লেষণ এবং অনুকরণ করা অত্যন্ত জটিল। এই জটিলতা আংশিকভাবে কণার মধ্যে শক্তিশালী পারস্পরিক সম্পর্কের কারণে, যা দীর্ঘ দূরত্বে কাজ করতে পারে।

কোয়ান্টাম কণাগুলিকে দুটি গ্রুপে বিভক্ত করা হয় এমন সিস্টেমগুলি বোঝার জন্য একটি সহায়ক নীতি হল এলাকা আইন। এটি বলে যে কোয়ান্টাম সিস্টেমের দুটি অংশের মধ্যে ভাগ করা তথ্যের পরিমাণ দুটি অংশের মোট আকারের চেয়ে তাদের মধ্যে সীমানার উপর নির্ভর করে।

"এই ধারণাটি প্রকৃতিতে তথ্য কীভাবে গঠন করা হয় এবং পদার্থবিদ্যা জুড়ে এর সুদূরপ্রসারী প্রভাব রয়েছে সে সম্পর্কে গভীর অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে, গবেষকদের পদার্থের বহিরাগত পর্যায় থেকে শুরু করে কৃষ্ণগহ্বর পর্যন্ত ঘটনাগুলি অন্বেষণ করতে সহায়তা করে," RIKEN সেন্টার ফর কোয়ান্টাম কম্পিউটিং (RQC) এর ডংহুন কিম বলেছেন।

ক্ষেত্রফল আইন বৃহৎ কোয়ান্টাম সিস্টেমের বিশ্লেষণকে সহজ করে তোলে কারণ এর অর্থ হল সমগ্র সিস্টেম সম্পর্কে সমস্ত বিবরণ জানার প্রয়োজন নেই, তবে কেবল দুটি অংশ তাদের সীমানা জুড়ে কীভাবে সংযুক্ত।

যাইহোক, ক্ষেত্রফল আইন কেবলমাত্র সেই সিস্টেমগুলিতে প্রযোজ্য বলে প্রমাণিত হয়েছে যেগুলির কণার মধ্যে স্বল্প-পরিসরের মিথস্ক্রিয়া রয়েছে। এটি অনেক আগ্রহের সিস্টেমকে বাদ দেয়।

"অনেক গুরুত্বপূর্ণ ভৌত সিস্টেমে, কণাগুলি দূরবর্তী অন্যদের সাথে যোগাযোগ করে - কেবল তাদের প্রতিবেশীদের সাথে নয়," কিম ব্যাখ্যা করেন। "এই দীর্ঘ-পরিসরের মিথস্ক্রিয়া ব্যবস্থাগুলি মহাবিশ্বের বৃহৎ-স্কেল কাঠামো এবং জটিল কোয়ান্টাম পদার্থের আচরণ উভয়ই বোঝার জন্য অপরিহার্য।"

এখন, কিম, টোমোটাকা কুওয়াহারা (আরকিউসি-রও) এবং কিয়োটো বিশ্ববিদ্যালয়ের কেইজি সাইতো দেখিয়েছেন যে সীমাবদ্ধ তাপমাত্রায় ক্ষেত্রফল আইন নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে দীর্ঘ-পরিসরের মিথস্ক্রিয়া ব্যবস্থার ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য।

"আমাদের ফলাফল পরামর্শ দেয় যে অর্থপূর্ণ এবং বাস্তবসম্মত অনুমানগুলি সাবধানতার সাথে বেছে নেওয়ার মাধ্যমে, আমরা গাণিতিক বিশ্লেষণের প্রসারকে এমন অঞ্চলে প্রসারিত করতে পারি যেগুলিকে একসময় সীমার বাইরে বলে মনে করা হত," কিম বলেন।

এই ত্রয়ীটির অর্জন কোয়ান্টাম কম্পিউটারের মতো কোয়ান্টাম সিস্টেমের ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে।

"সীমাবদ্ধ তাপমাত্রায় কোয়ান্টাম সিস্টেমগুলি কখন এবং কীভাবে দক্ষতার সাথে সিমুলেটেড করা যেতে পারে সে সম্পর্কে আমাদের এখন আরও স্পষ্ট ধারণা রয়েছে," কিম বলেন।

"এটি বিশেষ করে কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং কোয়ান্টাম সিমুলেশনের জন্য প্রাসঙ্গিক, যেখানে জট এবং তাপীয় পারস্পরিক সম্পর্ক পরিচালনা করা একটি বড় চ্যালেঞ্জ।"

কিম উল্লেখ করেছেন যে ফলাফলটি অ্যালগরিদম এবং হার্ডওয়্যারের নকশাকে নির্দেশিত করতে সাহায্য করতে পারে যেখানে কোয়ান্টাম তথ্য স্থানীয় এবং ট্র্যাকটেবল থাকে - এমনকি যখন দীর্ঘ-পরিসরের মিথস্ক্রিয়া উপস্থিত থাকে।

কোয়ান্টাম তথ্যের একটি মূল সূত্রকে দূরপাল্লার মিথস্ক্রিয়া সম্পন্ন সিস্টেমে সম্প্রসারিত করে, RIKEN পদার্থবিদরা এর কার্যকারিতা বৃদ্ধি করেছেন। এই অগ্রগতি আরও ভালো কোয়ান্টাম কম্পিউটার ডিজাইন করতে সাহায্য করতে পারে।

এই গবেষণার ফলাফল ফিজিক্যাল রিভিউ লেটারস জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে।

তাদের ধ্রুপদী প্রতিরূপের তুলনায়, কোয়ান্টাম কম্পিউটারের মতো অনেক কোয়ান্টাম কণা দিয়ে তৈরি সিস্টেমগুলি বিশ্লেষণ এবং অনুকরণ করা অত্যন্ত জটিল। এই জটিলতা আংশিকভাবে কণার মধ্যে শক্তিশালী পারস্পরিক সম্পর্কের কারণে, যা দীর্ঘ দূরত্বে কাজ করতে পারে।

কোয়ান্টাম কণাগুলিকে দুটি গ্রুপে বিভক্ত করা হয় এমন সিস্টেমগুলি বোঝার জন্য একটি সহায়ক নীতি হল এলাকা আইন। এটি বলে যে কোয়ান্টাম সিস্টেমের দুটি অংশের মধ্যে ভাগ করা তথ্যের পরিমাণ দুটি অংশের মোট আকারের চেয়ে তাদের মধ্যে সীমানার উপর নির্ভর করে।

"এই ধারণাটি প্রকৃতিতে তথ্য কীভাবে গঠন করা হয় এবং পদার্থবিদ্যা জুড়ে এর সুদূরপ্রসারী প্রভাব রয়েছে সে সম্পর্কে গভীর অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে, গবেষকদের পদার্থের বহিরাগত পর্যায় থেকে শুরু করে কৃষ্ণগহ্বর পর্যন্ত ঘটনাগুলি অন্বেষণ করতে সহায়তা করে," RIKEN সেন্টার ফর কোয়ান্টাম কম্পিউটিং (RQC) এর ডংহুন কিম বলেছেন।

ক্ষেত্রফল আইন বৃহৎ কোয়ান্টাম সিস্টেমের বিশ্লেষণকে সহজ করে তোলে কারণ এর অর্থ হল সমগ্র সিস্টেম সম্পর্কে সমস্ত বিবরণ জানার প্রয়োজন নেই, তবে কেবল দুটি অংশ তাদের সীমানা জুড়ে কীভাবে সংযুক্ত।

যাইহোক, ক্ষেত্রফল আইন কেবলমাত্র সেই সিস্টেমগুলিতে প্রযোজ্য বলে প্রমাণিত হয়েছে যেগুলির কণার মধ্যে স্বল্প-পরিসরের মিথস্ক্রিয়া রয়েছে। এটি অনেক আগ্রহের সিস্টেমকে বাদ দেয়।

"অনেক গুরুত্বপূর্ণ ভৌত সিস্টেমে, কণাগুলি দূরবর্তী অন্যদের সাথে যোগাযোগ করে - কেবল তাদের প্রতিবেশীদের সাথে নয়," কিম ব্যাখ্যা করেন। "এই দীর্ঘ-পরিসরের মিথস্ক্রিয়া ব্যবস্থাগুলি মহাবিশ্বের বৃহৎ-স্কেল কাঠামো এবং জটিল কোয়ান্টাম পদার্থের আচরণ উভয়ই বোঝার জন্য অপরিহার্য।"

এখন, কিম, টোমোটাকা কুওয়াহারা (আরকিউসি-রও) এবং কিয়োটো বিশ্ববিদ্যালয়ের কেইজি সাইতো দেখিয়েছেন যে সীমাবদ্ধ তাপমাত্রায় ক্ষেত্রফল আইন নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে দীর্ঘ-পরিসরের মিথস্ক্রিয়া ব্যবস্থার ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য।

"আমাদের ফলাফল পরামর্শ দেয় যে অর্থপূর্ণ এবং বাস্তবসম্মত অনুমানগুলি সাবধানতার সাথে বেছে নেওয়ার মাধ্যমে, আমরা গাণিতিক বিশ্লেষণের প্রসারকে এমন অঞ্চলে প্রসারিত করতে পারি যেগুলিকে একসময় সীমার বাইরে বলে মনে করা হত," কিম বলেন।

এই ত্রয়ীটির অর্জন কোয়ান্টাম কম্পিউটারের মতো কোয়ান্টাম সিস্টেমের ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে।

"সীমাবদ্ধ তাপমাত্রায় কোয়ান্টাম সিস্টেমগুলি কখন এবং কীভাবে দক্ষতার সাথে সিমুলেটেড করা যেতে পারে সে সম্পর্কে আমাদের এখন আরও স্পষ্ট ধারণা রয়েছে," কিম বলেন।

"এটি বিশেষ করে কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং কোয়ান্টাম সিমুলেশনের জন্য প্রাসঙ্গিক, যেখানে জট এবং তাপীয় পারস্পরিক সম্পর্ক পরিচালনা করা একটি বড় চ্যালেঞ্জ।"

কিম উল্লেখ করেছেন যে ফলাফলটি অ্যালগরিদম এবং হার্ডওয়্যারের নকশাকে নির্দেশিত করতে সাহায্য করতে পারে যেখানে কোয়ান্টাম তথ্য স্থানীয় এবং ট্র্যাকটেবল থাকে - এমনকি যখন দীর্ঘ-পরিসরের মিথস্ক্রিয়া উপস্থিত থাকে।