Quantinuum ने अपना नया ट्रैप्ड-आयन सिस्टम, Helios, जारी किया है, जिसमें लगभग 2:1 के अनुपात में एन्कोड किए गए 48 एरर-करेक्टेड लॉजिकल क्यूबिट्स होने का दावा किया गया है — यानी लगभग 96 फिजिकल क्यूबिट्स, 48 लॉजिकल क्यूबिट्स जितना काम कर रहे हैं। इस घोषणा की अधिकांश कवरेज ने क्यूबिट संख्या को ही मुख्य बात बताया। लेकिन जिस संख्या पर ध्यान देना ज़रूरी है, वह है यह अनुपात।
अगर आपने हमारा लॉजिकल क्यूबिट्स और फॉल्ट टॉलरेंस पर लेख पढ़ा है, तो आप पहले से जानते हैं कि ऐसा क्यों है। सुपरकंडक्टिंग हार्डवेयर पर सरफ़ेस कोड के अनुमान आमतौर पर प्रति लॉजिकल क्यूबिट सैकड़ों से लेकर कुछ हज़ार फिजिकल क्यूबिट्स तक होते हैं, यह इस पर निर्भर करता है कि अंतर्निहित हार्डवेयर एरर थ्रेशोल्ड से कितना नीचे है। कंपनी द्वारा बताया गया लगभग 2:1 का अनुपात उस संख्या में मामूली सुधार नहीं है — यह डिज़ाइन स्पेस का पूरी तरह अलग हिस्सा है, और इस संख्या को शब्दशः मान लेने से पहले यह समझना ज़रूरी है कि इसे संभव किस चीज़ ने बनाया।
Helios क्या है
Helios, Quantinuum का नवीनतम H-Series-पीढ़ी का ट्रैप्ड-आयन सिस्टम है — वही वंशावली जिसने बार-बार क्वांटम वॉल्यूम रिकॉर्ड्स बनाए हैं, और जिसे ट्रैप्ड-आयन क्षेत्र में Quantinuum के मुख्य प्रतिस्पर्धी IonQ अब भी अपना प्रमुख बेंचमार्क मानता है जिसे पार करना है। ट्रैप्ड-आयन हार्डवेयर एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड में अलग-अलग आयनों को पकड़ता है और लेज़र पल्स से उन्हें नियंत्रित करता है, जिससे गेट स्पीड (सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट्स के नैनोसेकंड्स की तुलना में माइक्रोसेकंड से मिलीसेकंड) की कीमत पर दो ऐसी चीज़ें मिलती हैं जो एरर करेक्शन के लिए बेहद अहम हैं: प्रति-गेट अधिक फिडेलिटी, और ऑल-टू-ऑल कनेक्टिविटी — चेन में मौजूद कोई भी आयन बीच के किसी क्यूबिट से गुज़रे बिना किसी भी अन्य आयन के साथ एंटैंगल्ड हो सकता है।
यह अनुपात यहां संभव क्यों है
सरफ़ेस कोड — जो Google के Willow जैसी सुपरकंडक्टिंग चिप्स के लिए मुख्य एरर-करेक्शन कोड है — नज़दीकी-पड़ोसी पैरिटी चेक्स पर आधारित है, क्योंकि एक सपाट, 2D सुपरकंडक्टिंग चिप भौतिक रूप से यही सपोर्ट कर सकती है। यही सीमा बड़ी वजह है कि इसका ओवरहेड इतना अधिक है — वास्तविक एरर दरों के खिलाफ एक लॉजिकल क्यूबिट को सुरक्षित रखने के लिए फिजिकल क्यूबिट्स की एक बड़ी 2D जाली चाहिए होती है।
ट्रैप्ड आयनों पर यह सीमा लागू नहीं होती। चूंकि कोई भी आयन किसी भी अन्य आयन के साथ इंटरैक्ट कर सकता है, इसलिए ऐसे कोड जिन्हें नॉन-लोकल पैरिटी चेक्स की ज़रूरत होती है — जिन्हें एक प्लानर चिप पर वायर करना बेहद महंगा होता — सीधे लागू किए जा सकते हैं। इससे ज़्यादा क्यूबिट-कुशल कोड परिवारों (मोटे तौर पर qLDPC-जैसी संरचनाओं) का रास्ता खुलता है, जो धीमे गेट्स के बदले फिजिकल-से-लॉजिकल ओवरहेड को नाटकीय रूप से कम कर देते हैं। हमारा हार्डवेयर ओवरव्यू और मॉडैलिटी तुलना इस ट्रेड-ऑफ को अधिक सामान्य रूप से कवर करते हैं; Helios इस समय उपलब्ध इसका सबसे स्पष्ट, ठोस उदाहरण है।
यह अनुपात क्या नहीं बताता
ओवरहेड एक पहलू है। यह अकेला पहलू नहीं है, और प्रति लॉजिकल क्यूबिट फिजिकल क्यूबिट्स की कम संख्या अपने आप मशीन को अधिक उपयोगी नहीं बना देती। जैसा कि हमने लॉजिकल क्यूबिट्स वाले लेख में बताया था, किसी लॉजिकल क्यूबिट को कई संख्याओं के आधार पर एक साथ आंका जाना चाहिए: ओवरहेड, आइडल लॉजिकल एरर रेट, लॉजिकल गेट फिडेलिटी, लॉजिकल गेट स्पीड, और गेट-सेट की यूनिवर्सैलिटी। ट्रैप्ड-आयन गेट्स सुपरकंडक्टिंग गेट्स से कई गुना धीमे होते हैं, इसलिए एक 2:1-एन्कोडेड लॉजिकल क्यूबिट जिसे प्रति ऑपरेशन मिलीसेकंड लगते हैं, वह किसी ऐसे महंगे लॉजिकल क्यूबिट से सीधे "बेहतर" नहीं है जो हज़ार गुना तेज़ चलता है — सही तुलना पूरी तरह इस पर निर्भर करती है कि डीकोहेरेंस के पकड़ में आने से पहले आपके एल्गोरिदम को कितने लॉजिकल ऑपरेशन्स चाहिए।
साथ ही, इस इंडस्ट्री के किसी भी हार्डवेयर दावे की तरह, जब तक इसे स्वतंत्र रूप से दोहराया न जाए, इसे कंपनी के दावे के रूप में ही पढ़ना बेहतर है। "2:1 पर 48 लॉजिकल क्यूबिट्स" एक विशिष्ट संचालन स्थितियों के तहत की गई एक ठोस डेमो का वर्णन करता है, न कि किसी सामान्य रूप से उपलब्ध, तुरंत-इस्तेमाल-योग्य क्षमता का।
आज सीख रहे किसी व्यक्ति के लिए इसका क्या मतलब है
Helios-स्तर का हार्डवेयर वैसा नहीं है जिसे आप IBM के Open Plan की तरह किसी फ्री टियर की कतार में एक्सेस कर सकें — लेकिन आखिर में चाहे जो भी हार्डवेयर आगे निकले, इसके पीछे के विचार सभी जगह लागू होते हैं। Quantinuum का TKET कंपाइलर ओपन सोर्स है और आज ही मुफ्त में इस्तेमाल किया जा सकता है, चाहे आप किसी भी बैकएंड को टारगेट करें, और इस लेख की अवधारणाएं — एन्कोडिंग ओवरहेड, कनेक्टिविटी की सीमाएं, थ्रेशोल्ड प्रमेय — वही हैं जिनका उपयोग आप भविष्य की किसी भी घोषणा को परखने के लिए करेंगे। हमारा एरर करेक्शन एक्सप्लेनर इसके पीछे की मैकेनिज़्म को कवर करता है, और क्वांटम लैंडस्केप यह ट्रैक करता है कि हर मॉडैलिटी में — सिर्फ इसी में नहीं — कौन क्या बना रहा है।