क्वांटम कंप्यूटिंग, जो अपनी अभूतपूर्व गणना शक्ति के कारण भविष्य की तकनीक के रूप में देखी जाती है, क्यूबिट्स की अत्यधिक नाजुकता जैसी महत्वपूर्ण बाधाओं का सामना करती है। ये क्यूबिट्स पर्यावरण के प्रति इतने संवेदनशील होते हैं कि कंपन, तापमान में उतार-चढ़ाव या चुंबकीय क्षेत्र में मामूली बदलाव भी उनकी नाजुक क्वांटम स्थिति को नष्ट कर सकते हैं, जिससे विश्वसनीय क्वांटम कंप्यूटरों का निर्माण अव्यावहारिक हो जाता है। इस चुनौती का सामना करते हुए, दक्षिणी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय (USC) के शोधकर्ताओं ने एक अप्रत्याशित समाधान खोजा है, जो गणित के उन तत्वों को पुनर्जीवित कर रहा है जिन्हें पहले बेकार माना जाता था। इन 'नेग्लेक्टन' नामक कणों में क्वांटम तकनीक को एक स्थिर और सार्वभौमिक कंप्यूटिंग क्रांति में बदलने की क्षमता है।
क्वांटम कंप्यूटरों की सैद्धांतिक शक्ति का आधार क्यूबिट्स की 'सुपरपोजिशन' की क्षमता है, जो उन्हें एक साथ 0 और 1 दोनों अवस्थाओं में रहने की अनुमति देती है। यह गुण उन्हें शास्त्रीय बिट्स की तुलना में कहीं अधिक गणनात्मक क्षमता प्रदान करता है। हालांकि, यह क्षमता क्यूबिट्स की नाजुकता के कारण सीमित हो जाती है। इस समस्या को दूर करने के लिए, शोधकर्ताओं ने 'टोपोलॉजिकल क्वांटम कंप्यूटिंग' का पता लगाया है, जो 'एनीऑन' नामक रहस्यमय कणों पर आधारित है। एनीऑन का एक वर्ग, जिसे 'आइसिंग एनीऑन' कहा जाता है, में क्वांटम जानकारी को एन्कोड करने की क्षमता होती है, जो पर्यावरण संबंधी गड़बड़ी के प्रति स्वाभाविक रूप से प्रतिरोधी होती है। आइसिंग एनीऑन का मुख्य लाभ यह है कि वे क्वांटम जानकारी को सरल 'ब्रेडिंग' (कणों को एक-दूसरे के चारों ओर घुमाना) के माध्यम से संग्रहीत और हेरफेर कर सकते हैं, जिससे वे स्वाभाविक रूप से शोर के प्रतिरोधी बन जाते हैं।
हालांकि, आइसिंग एनीऑन की एक बड़ी सीमा यह है कि वे सभी आवश्यक क्वांटम गणनाओं को करने की अनुमति नहीं देते हैं। वे केवल 'क्लिफर्ड गेट्स' नामक संचालन के एक सीमित सेट का समर्थन करते हैं, जो एक सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटर के लिए पर्याप्त नहीं हैं। दक्षिणी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के प्रोफेसर आरोन लौडा ने इस समस्या को "केवल आधे चाबियों वाले कीबोर्ड की तरह" बताया है। इस समस्या का समाधान गैर-सरल टोपोलॉजिकल क्वांटम फील्ड थ्योरी के सिद्धांत से आया है। इस अमूर्त गणितीय शाखा में, शोधकर्ताओं ने उन गणितीय तत्वों को महत्वपूर्ण भार निर्दिष्ट करने की एक नई विधि विकसित की, जिन्हें पारंपरिक रूप से शून्य आयाम के कारण भौतिक रुचि से रहित माना जाता था। इस पुनर्व्याख्या से 'नेग्लेक्टन' का जन्म हुआ।
टीम की महत्वपूर्ण खोज यह है कि आइसिंग एनीऑन की प्रणाली में एक एकल नेग्लेक्टन जोड़ने से उसकी क्षमताओं में क्रांतिकारी बदलाव आता है। इस प्रतीत होने वाले मामूली जोड़ के साथ, आइसिंग एनीऑन सरल ब्रेडिंग के माध्यम से किसी भी क्वांटम गणना को करने में सक्षम हो जाते हैं, जिससे वे सार्वभौमिक बन जाते हैं। यह नई पाई गई सार्वभौमिकता एनीऑन के अंतर्निहित लाभों को बनाए रखती है: शोर के प्रति उनका प्राकृतिक प्रतिरोध और बाहरी गड़बड़ी के खिलाफ उनकी स्थिरता। नेग्लेक्टन इन आवश्यक गुणों से समझौता नहीं करते हैं; वे उन्हें अनुप्रयोगों के असीमित डोमेन तक बढ़ाते हैं। यह खोज क्वांटम कंप्यूटिंग के वादों को पूरा करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है, जो यह दर्शाती है कि कैसे एक प्रतीत होने वाला गूढ़ सैद्धांतिक दृष्टिकोण परिवर्तनकारी व्यावहारिक अनुप्रयोगों को जन्म दे सकता है।