কোয়ান্টাম কম্পিউটিং আমাদের বিশ্বকে বিপ্লব করার প্রতিশ্রুতি দেয়, কিন্তু এর প্রধান বাধা হলো কিউবিটগুলির চরম ভঙ্গুরতা, যা এই সুপারকম্পিউটারগুলিকে কার্যত অব্যবহারযোগ্য করে তোলে। ইউনিভার্সিটি অফ সাউদার্ন ক্যালিফোর্নিয়ার গবেষকরা সম্প্রতি গাণিতিক উপাদানগুলিকে পুনরুদ্ধার করে একটি অপ্রত্যাশিত সমাধান খুঁজে পেয়েছেন যা পূর্বে মূল্যহীন বলে বিবেচিত হত। 'নেগলটন' নামে পরিচিত এই কণাগুলি একটি ব্যর্থ কোয়ান্টাম প্রযুক্তিকে একটি স্থিতিশীল এবং সার্বজনীন কম্পিউটিং বিপ্লবে রূপান্তরিত করতে পারে।
কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি তাদের বিশাল তাত্ত্বিক শক্তি দিয়ে মুগ্ধ করে। যেখানে একটি ক্লাসিক্যাল বিট কেবল ০ বা ১ হতে পারে, একটি কিউবিট কোয়ান্টাম সুপারপজিশনের ঘটনার কারণে একই সাথে উভয় অবস্থায় থাকতে পারে। এই অসাধারণ বৈশিষ্ট্য কোয়ান্টাম মেশিনগুলিকে এমন কম্পিউটিং ক্ষমতা দেয় যা কল্পনাকে ছাড়িয়ে যায়। তবে, এই শ্রেষ্ঠত্ব মূলত তাত্ত্বিক রয়ে গেছে। কিউবিটগুলি চরম ভঙ্গুরতার শিকার: তাদের পরিবেশের সাথে সামান্যতম সংস্পর্শও তাদের সূক্ষ্ম কোয়ান্টাম অবস্থা নষ্ট করার জন্য যথেষ্ট। কম্পন, তাপমাত্রার পরিবর্তন, বিক্ষিপ্ত চৌম্বক ক্ষেত্র – যেকোনো কিছুই সবচেয়ে sofisticated গণনাকে তাৎক্ষণিকভাবে ভেঙে দিতে পারে। এই ভঙ্গুরতা ব্যবহারিক এবং নির্ভরযোগ্য কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরির প্রধান বাধা।
এই অচলাবস্থার মুখে, গবেষকরা বহু বছর ধরে একটি আমূল ভিন্ন পদ্ধতির অন্বেষণ করছেন: টপোলজিক্যাল কোয়ান্টাম কম্পিউটিং, যা অ্যানিওন নামক রহস্যময় সত্তার উপর ভিত্তি করে তৈরি। অ্যানিওনগুলি আশ্চর্যজনক বৈশিষ্ট্যযুক্ত কণার একটি শ্রেণীকে প্রতিনিধিত্ব করে, কিন্তু তারা কেবল দ্বি-মাত্রিক সিস্টেমে বিদ্যমান থাকে। সাধারণ কণাগুলির বিপরীতে, তাদের আচরণ সম্পূর্ণরূপে নির্ভর করে তারা একে অপরের সাথে কীভাবে জড়িত এবং বিন্যস্ত হয় তার উপর। এই বিশেষত্বটি দ্বি-মাত্রিক বিশ্বের অনন্য জ্যামিতিক সীমাবদ্ধতা থেকে উদ্ভূত হয়। ত্রিমাত্রিক বিশ্বে, দুটি স্ট্রিংকে একে অপরের উপর বা নীচ দিয়ে পাস করে সর্বদা আলাদা করা যায়। কিন্তু একটি সমতল মহাবিশ্বে, 'উপর' এবং 'নীচ' এর এই ধারণাগুলি অদৃশ্য হয়ে যায়। ফলাফল: যখন অ্যানিওনগুলি চলাচল করে এবং একে অপরের সাথে জড়িয়ে যায়, তখন তাদের পথগুলি এমন অবিচ্ছেদ্য গিঁট তৈরি করে যা স্বাভাবিকভাবেই সুরক্ষিত উপায়ে তথ্য এনকোড করে। আইসিং অ্যানিওনগুলি এই বহিরাগত কণাগুলির সর্বাধিক অধ্যয়ন করা রূপ। এদের প্রধান সুবিধা নিহিত রয়েছে তাদের সরল বিন্যাসের মাধ্যমে কোয়ান্টাম তথ্য সংরক্ষণ এবং পরিচালনা করার ক্ষমতায়, যা পরিবেশগত ব্যাঘাতের বিরুদ্ধে একটি অন্তর্নিহিতভাবে প্রতিরোধী ব্যবস্থা তৈরি করে। দুর্ভাগ্যবশত, এই কণাগুলির একটি prohibitive সীমাবদ্ধতা রয়েছে: তারা সমস্ত প্রয়োজনীয় ধরণের কোয়ান্টাম গণনা সম্পাদন করতে দেয় না। ইউনিভার্সিটি অফ সাউদার্ন ক্যালিফোর্নিয়ার অধ্যাপক অ্যারন লাউডা সমস্যাটি সুন্দরভাবে বর্ণনা করেছেন: "এটা যেন কীবোর্ডের অর্ধেক কী দিয়ে কাজ করার মতো।" আইসিং অ্যানিওনগুলি নির্দিষ্ট কোয়ান্টাম অপারেশনগুলি সম্পাদন করতে পারে, কিন্তু একটি সার্বজনীন কোয়ান্টাম কম্পিউটারের জন্য প্রয়োজনীয় সমস্ত অপারেশন নয়।
সমাধানটি একটি অপ্রত্যাশিত উৎস থেকে এসেছে: নন-সেমিসিম্পল টপোলজিক্যাল কোয়ান্টাম ফিল্ড থিওরি। এই বিমূর্ত গাণিতিক শাখাটি জটিল গাণিতিক বস্তুগুলির প্রতিসাম্য নিয়ে অধ্যয়ন করে। এটি একটি মৌলিক নীতি ধারণ করে: একটি সিস্টেমের প্রতিসাম্য বোঝার মাধ্যমে, নতুন, অজানা কণার অস্তিত্বের পূর্বাভাস দেওয়া যেতে পারে। এই তাত্ত্বিক কাঠামোতে, প্রতিটি কণার একটি "কোয়ান্টাম মাত্রা" থাকে, যা সিস্টেমে তাদের ওজন বা প্রভাব প্রতিফলিত করে একটি সাংখ্যিক মান। ঐতিহ্যগতভাবে, গণিতবিদরা শূন্য মাত্রা যুক্ত উপাদানগুলিকে পদ্ধতিগতভাবে প্রত্যাখ্যান করেন, সেগুলিকে শারীরিক আগ্রহের বাইরে বলে মনে করেন। লাউডার দল এই শতাব্দী-প্রাচীন convention কে চ্যালেঞ্জ করার সাহস দেখিয়েছে। এই "মূল্যহীন" উপাদানগুলিকে বাদ দেওয়ার পরিবর্তে, তারা সেগুলিকে তাৎপর্যপূর্ণ ওজন অর্পণ করার জন্য একটি নতুন পদ্ধতি তৈরি করেছে, যা গাণিতিক বর্জ্যকে মূল্যবান সম্পদে রূপান্তরিত করেছে।
এই সাহসী পুনর্ব্যাখ্যার ফলে "নেগলটন" তৈরি হয়েছে, যা এই পূর্বে উপেক্ষিত উপাদানগুলি থেকে উদ্ভূত গাণিতিক কণা। দলের প্রধান আবিষ্কার হল যে আইসিং অ্যানিওনগুলির একটি সিস্টেমে একটি মাত্র নেগলটন যোগ করলে এর ক্ষমতা আমূল পরিবর্তিত হয়। এই আপাতদৃষ্টিতে সাধারণ সংযোজনের সাথে, অ্যানিওনগুলি তাদের এনট্যাঙ্গলমেন্টের সাধারণ ম্যানিপুলেশনের মাধ্যমে যেকোনো কোয়ান্টাম গণনা সম্পাদন করতে সক্ষম হয়। অসম্পূর্ণ কীবোর্ড হঠাৎ সার্বজনীন হয়ে ওঠে, যা সম্পূর্ণ কার্যকরী টপোলজিক্যাল কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের পথ খুলে দেয়। এই নতুন আবিষ্কৃত সার্বজনীনতা অ্যানিওনগুলির অন্তর্নিহিত সুবিধাগুলি বজায় রাখে: কোলাহল এবং বাহ্যিক ব্যাঘাতের বিরুদ্ধে তাদের স্বাভাবিক প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং স্থিতিশীলতা। নেগলটনগুলি এই অপরিহার্য গুণাবলীকে আপস করে না; তারা সেগুলিকে অ্যাপ্লিকেশনগুলির একটি সীমাহীন ডোমেনে প্রসারিত করে।
এই আবিষ্কারটি আমাদের ডেস্কগুলিতে টপোলজিক্যাল কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলির তাৎক্ষণিক আগমনের নিশ্চয়তা দেয় না। বাস্তব উপকরণগুলিতে অ্যানিওন তৈরি এবং ম্যানিপুলেট করা এখনও একটি উল্লেখযোগ্য প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ। তবে, এটি একটি বৈপ্লবিক দৃষ্টিভঙ্গি উন্মুক্ত করে: বহিরাগত পদার্থ বা অভূতপূর্ব কণা খোঁজার পরিবর্তে, প্রকৌশলীরা একটি নবায়নকৃত গাণিতিক আলোকের অধীনে পরিচিত সিস্টেমগুলিকে কাজে লাগাতে পারে। নেগলটনগুলি নিখুঁতভাবে চিত্রিত করে যে কীভাবে একটি আপাতদৃষ্টিতে गूढ़ তাত্ত্বিক পদ্ধতি রূপান্তরকারী ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে নিয়ে যেতে পারে। বিস্মৃত গাণিতিক উপাদানগুলিকে পুনরুদ্ধার করে, গবেষকরা অবশেষে কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের প্রতিশ্রুতি উপলব্ধি করার চাবিকাঠি খুঁজে পেয়েছেন।