নীরবতাই যখন সোনা: ইয়েল ট্রান্সমন কুবিট কীভাবে ডিকোহিয়ারেন্স সমস্যার সমাধান করেছিল

কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের ইতিহাসে এক যুগান্তকারী অধ্যায়

আজ ২০২৬ সালে দাঁড়িয়ে যখন আমরা ত্রুটি-সহনশীল (fault-tolerant) কোয়ান্টাম কম্পিউটারের বাণিজ্যিক ব্যবহারের দ্বারপ্রান্তে, তখন ইতিহাসের দিকে তাকালে ২০০৭ সালের সেই সন্ধিক্ষণের কথা বারবার মনে পড়ে। কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের প্রাথমিক দিনগুলোতে সবচেয়ে বড় বাধা ছিল ‘ডিকোহিয়ারেন্স’ (Decoherence)। সামান্যতম বাহ্যিক গোলযোগ বা ‘নয়েজ’ একটি কুবিটের কোয়ান্টাম অবস্থা নষ্ট করে দিত। এই সমস্যার সমাধান হিসেবে ইয়েল বিশ্ববিদ্যালয়ের একদল গবেষক নিয়ে আসেন ‘ট্রান্সমন’ (Transmon) কুবিট, যা কোয়ান্টাম ইতিহাসের গতিপথ বদলে দিয়েছিল।

চার্জ নয়েজ এবং প্রাথমিক কুবিটের সীমাবদ্ধতা

ট্রান্সমন কুবিট আসার আগে বিজ্ঞানীরা মূলত ‘কুপার পেয়ার বক্স’ (Cooper Pair Box) নামক চার্জ কুবিট নিয়ে কাজ করতেন। এই পদ্ধতিতে কুবিটগুলো বৈদ্যুতিক চার্জের সামান্যতম পরিবর্তনের প্রতিও ছিল অত্যন্ত সংবেদনশীল। পরিবেশের ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র চার্জ নয়েজ কুবিটের স্থায়িত্ব বা ‘কোহিয়ারেন্স টাইম’ কমিয়ে দিত। ফলে কোনো গণনা সম্পন্ন করার আগেই কুবিট তার তথ্য হারিয়ে ফেলত। গবেষকদের কাছে চ্যালেঞ্জ ছিল এমন একটি ডিজাইন তৈরি করা, যা চার্জ নয়েজের প্রতি কম সংবেদনশীল হবে কিন্তু নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা হারাবে না।

ট্রান্সমন কুবিটের উদ্ভব: নীরবতার শক্তি

২০০৭ সালে ইয়েল বিশ্ববিদ্যালয়ের রবার্ট শ্যেলকপফ, মিশেল ডিভোরেট এবং স্টিভেন গির্ভিনের ল্যাবে জন্ম নেয় ‘ট্রান্সমন’ বা ‘Transmission line shunted plasma oscillation’ কুবিট। এর বিশেষত্ব ছিল একটি বড় শান্ট ক্যাপাসিটর যুক্ত করা। এই ক্যাপাসিটর যুক্ত করার ফলে কুবিটের চার্জ ডিস্পারশন (charge dispersion) নাটকীয়ভাবে কমে যায়।

সহজ ভাষায় বলতে গেলে, ট্রান্সমন কুবিট এমন এক অবস্থায় কাজ করে যেখানে এটি চারপাশের ইলেকট্রনিক নয়েজের প্রতি অনেকটা ‘বধির’ হয়ে যায়। এই ‘নীরবতাই’ ছিল এর আসল শক্তি। চার্জ নয়েজের প্রভাব কমে যাওয়ায় কুবিটের কোহিয়ারেন্স টাইম বা তথ্য ধরে রাখার ক্ষমতা কয়েক মাইক্রোসেকেন্ড থেকে শুরু করে বর্তমানে কয়েক মিলি-সেকেন্ড পর্যন্ত বৃদ্ধি পেয়েছে।

কেন এটি একটি বিপ্লব ছিল?

• স্থায়িত্ব: এটি চার্জ নয়েজের প্রভাব কয়েকশ গুণ কমিয়ে দেয়, যা ডিকোহিয়ারেন্স সমস্যা সমাধানে প্রথম কার্যকর ধাপ ছিল।
• স্কেলেবিলিটি: ট্রান্সমন ডিজাইনটি মাইক্রোচিপে সার্কিট প্রিন্টিংয়ের মতো লিথোগ্রাফি প্রক্রিয়ায় তৈরি করা সম্ভব ছিল, যা বড় আকারের কোয়ান্টাম প্রসেসর তৈরির পথ প্রশস্ত করে।
• সার্কিট কিউইডি (Circuit QED): ট্রান্সমন কুবিট এবং মাইক্রোওয়েভ রেজোনেটরের মেলবন্ধন কোয়ান্টাম তথ্য আদান-প্রদানকে অত্যন্ত সহজ ও নিখুঁত করে তোলে।

২০২৬ সালের প্রেক্ষাপটে ট্রান্সমনের উত্তরাধিকার

আজকের দিনে আইবিএম (IBM) বা গুগলের (Google) যে শক্তিশালী কোয়ান্টাম প্রসেসরগুলো আমরা দেখছি, তার মূলে রয়েছে এই ট্রান্সমন আর্কিটেকচার। যদিও বর্তমান সময়ে আমরা টপোলজিক্যাল কুবিট বা আরও উন্নত ট্র্যাপড-আয়ন প্রযুক্তি নিয়ে কাজ করছি, কিন্তু ইয়েল ট্রান্সমন কুবিটই প্রথম প্রমাণ করেছিল যে কোয়ান্টাম নয়েজকে পরাজিত করা সম্ভব। কোয়ান্টাম ইতিহাসের পাতায় ট্রান্সমন কুবিট কেবল একটি প্রযুক্তি নয়, বরং এটি ছিল একটি দর্শন—যেখানে ডিকোহিয়ারেন্সের কোলাহলকে নীরবতায় রূপান্তর করাই ছিল সাফল্যের চাবিকাঠি।