क्वांटम कंप्यूटरों में आज के सुपर कंप्यूटरों की क्षमता से परे समस्याओं को हल करने की अभूतपूर्व गणना शक्ति का वादा है। हालांकि, इन मशीनों का व्यावहारिक अनुप्रयोग उनकी अंतर्निहित नाजुकता से सीमित है। क्वांटम बिट्स (क्वांटम बिट्स), जो सूचना को संग्रहीत और संसाधित करते हैं, बाहरी प्रभावों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं, जिससे गणनाओं में त्रुटियां होती हैं। इस चुनौती से निपटने के लिए, वैज्ञानिक टोपोलॉजिकल क्वांटम कंप्यूटेशन (TQC) की ओर देख रहे हैं, जो कणों के ज्यामितीय गुणों में सूचना को एन्कोड करके क्वांटम सूचना को सुरक्षित रखने का प्रयास करता है, जैसे कि Majorana fermions।
टोपोलॉजिकल क्वांटम कंप्यूटिंग का एक प्रमुख दृष्टिकोण Ising anyons का उपयोग करना है। इन कणों को एक साथ 'ब्रेडिंग' (भौतिक रूप से एक-दूसरे के चारों ओर ले जाना) करके, क्वांटम लॉजिक गेट्स को निष्पादित किया जा सकता है। हालांकि, Ising anyons की अपनी सीमाएं हैं: उनकी ब्रेडिंग केवल 'क्लिफर्ड गेट्स' नामक संचालन का एक सीमित सेट सक्षम करती है। ये गेट्स, हालांकि उपयोगी हैं, शास्त्रीय कंप्यूटरों द्वारा कुशलतापूर्वक अनुकरण किए जा सकते हैं, जो सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए आवश्यक पूर्ण शक्ति को कम करते हैं। यह सीमा उन अभूतपूर्व क्वांटम मशीनों के लिए उनकी उपयोगिता को कम करती है जिनकी हम आशा करते हैं।
इस बाधा को दूर करने के लिए, दक्षिणी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय (USC) के प्रोफेसर आरोन लाउ के नेतृत्व में गणितज्ञों और भौतिकविदों की एक टीम ने एक आश्चर्यजनक समाधान खोजा है। उन्होंने 'नेग्लेक्टन' नामक एक नए प्रकार के एनीऑन की पहचान की है। ये कण पहले 'गणितीय शोर' माने जाते थे और अपने 'शून्य क्वांटम ट्रेस' के कारण पिछले भौतिक मॉडलों में शामिल नहीं किए गए थे। वास्तव में, उन्हें पहले 'त्याग दी गई वस्तुएं' माना जाता था, जो एक गणितीय विसंगति थी। लेकिन इस नए शोध से पता चलता है कि ये उपेक्षित घटक सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए आवश्यक लापता टुकड़ा हैं।
शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया है कि Ising anyon प्रणाली में एक भी नेग्लेक्टन जोड़ने से क्वांटम गणनाओं की सार्वभौमिकता प्राप्त की जा सकती है। यह खोज एक महत्वपूर्ण गणितीय बाधा को भी दूर करती है: नेग्लेक्टन को शामिल करने से शुरू में 'अनिटेरिटी' की कमी हुई, जो क्वांटम यांत्रिकी में एक मौलिक सिद्धांत है। हालांकि, लाउ की टीम ने चतुराई से काम करने के तरीके विकसित किए हैं, जो कम्प्यूटेशनल स्पेस को उन क्षेत्रों तक सीमित करते हैं जहां एनीऑन परिवर्तन अनिटेरिटी के साथ काम करते हैं। यह दृष्टिकोण, गणितीय कचरे से खजाना खोजने जैसा है, जो पहले से ही ज्ञात कणों के साथ सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटिंग को सक्षम बनाता है।
यह प्रगति एक बड़े वैज्ञानिक प्रयास का हिस्सा है। पहले, फरवरी 2025 में, स्वीडिश वैज्ञानिकों ने जटिल नेटवर्क में चुंबकीय तरंगों की गति का उपयोग करके सूचना प्रसारित करने का प्रदर्शन किया था, जिससे जटिल अनुकूलन समस्याओं को हल करने में सक्षम कम-शक्ति वाले प्रभावी कम्प्यूटेशनल सिस्टम बने। नेग्लेक्टन की खोज क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण कदम है, जो अधिक स्थिर और कुशल क्वांटम कंप्यूटरों के विकास के लिए नए रास्ते खोलती है। यह खोज हमें उन सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटरों के करीब लाती है जो विभिन्न क्षेत्रों में जटिल कम्प्यूटेशनल कार्यों के समाधान को काफी तेज कर सकते हैं।