کوانٹم کمپیوٹرز کی ایک مشہور کمزوری ہے: ان کے کیوبٹس نازک ہوتے ہیں، اور ذرا سی گڑبڑ غلطیاں پیدا کرتی ہے۔ عرصے سے دیکھا گیا ایک حل یہ ہے کہ معلومات کو نان ایبیلین اینیونز نامی عجیب ذرات میں رکھا جائے، جن کی فطرت ہی غلطیوں کی مزاحمت کرتی ہے۔ جولائی 2026 میں Quantinuum کے H2 ٹریپڈ آئن پروسیسر پر کام کرنے والے محققین نے Nature میں بتایا کہ انہوں نے پہلی بار اینیونز سے کوانٹم عملیات کا مکمل، ہمہ گیر مجموعہ چلایا[1][2]۔ ان لاجک گیٹس سے شروع کرتے ہیں جو آپ پہلے سے جانتے ہیں، اور دیکھتے ہیں اس کا مطلب کیا ہے۔
لاجک گیٹس سے کوانٹم گیٹس تک
GCSE بنیادی
عام کمپیوٹر بٹس (0 یا 1) اور AND، OR، NOT جیسے لاجک گیٹس سے کام کرتا ہے۔ گیٹس کا ایک چھوٹا مجموعہ ہمہ گیر ہوتا ہے: اس سے کوئی بھی حساب بنایا جا سکتا ہے (اکیلا NAND کافی ہے)۔ ایک کیوبٹ 0 اور 1 کے امتزاج (سپرپوزیشن) میں ہو سکتا ہے، اور کوانٹم گیٹس ان امتزاجات کو بدلتے ہیں۔ کوانٹم کمپیوٹرز کو بھی گیٹس کا ہمہ گیر مجموعہ چاہیے۔ مشکل انہیں درستی سے چلانا ہے: آج کے ہارڈویئر پر ہر گیٹ میں غلطی کا چھوٹا امکان ہوتا ہے، اور لمبے حسابات ان غلطیوں کو جمع کر دیتے ہیں۔
اینیونز خاص کیوں ہیں
A-Level توسیع
ہماری تین جہتی دنیا میں ہر ذرہ یا تو بوزون ہے یا فرمیون، اس پر منحصر کہ دو یکساں ذرات کے جگہ بدلنے پر کوانٹم حالت کا کیا ہوتا ہے۔ خاص دو جہتی نظاموں میں تیسرا امکان سامنے آتا ہے: اینیونز۔ نان ایبیلین اینیونز میں دو کا تبادلہ نظام کی حالت کو ایسے بدلتا ہے جو تبادلوں کی ترتیب پر منحصر ہے۔ "ایبیلین" ریاضی کا لفظ ہے ان عملیات کے لیے جن میں ترتیب اہم نہیں (جیسے 2 + 3 = 3 + 2)؛ نان ایبیلین عملیات روبک کیوب گھمانے جیسی ہیں، جہاں دو چالیں مختلف ترتیب میں کرنے سے مختلف نتیجہ ملتا ہے۔
انہی اینیونز کو مختلف ترتیب میں بدلیں اور آپ مختلف کوانٹم حالت تک پہنچیں گے۔ وقت میں وہ جو راستے بناتے ہیں وہ ایک "چوٹی" گوندھتے ہیں، اور چوٹی ہی حساب ہے۔ اسکیمی خاکہ: اصل اینیونز بہت سے کیوبٹس کی اجتماعی حالتیں ہیں۔
ترتیب پر یہی انحصار کمپیوٹر کو چاہیے: تبادلوں کا ایک سلسلہ، جسے چوٹی کہتے ہیں، لاجک گیٹ کی طرح کام کرتا ہے۔ اور چونکہ معلومات کسی ایک جگہ کے بجائے چوٹی کے مجموعی نمونے میں رہتی ہیں، چھوٹی مقامی گڑبڑ انہیں مشکل سے بدل پاتی ہے۔ Quantinuum کے الفاظ میں، معلومات "پورے نظام میں پھیل جاتی ہیں، جو شور سے ایک طرح کی حفاظت کا کام کرتا ہے"[2]۔
فوری جانچ
روزمرہ کی کون سی کارروائی "نان ایبیلین" ہے (ترتیب اہم ہے)؟
2026 کے تجربے نے کیا کیا
- ٹیم نے Quantinuum کے H2 ٹریپڈ آئن پروسیسر پر 54 طبیعی کیوبٹس الجھا کر نان ایبیلین اینیونز والی ٹوپولوجیکل طور پر منظم مادے کی حالت بنائی[1][4]۔
- انہوں نے گوندھائی کو ادغام نامی دوسری عملیات (اینیونز کو قریب لا کر ناپنا کہ وہ کیا بنتے ہیں) سے جوڑا[1]۔
- گوندھائی اور ادغام نے مل کر ایک ہمہ گیر گیٹ مجموعہ دیا: اصولاً کسی بھی کوانٹم حساب کے لیے کافی[1]۔
- اس سے میجک اسٹیٹ ڈسٹلیشن سے بچا گیا، ایک مہنگا عمل جو معیاری غلطی اصلاح کی اسکیموں میں کیوبٹس کی تعداد اور چلنے کے وقت دونوں پر حاوی رہتا ہے[2]۔
پہلے کے اینیون تجربات نے، جن میں 2023 کا Quantinuum کا اپنا تجربہ بھی ہے، نان ایبیلین اینیونز بنائے اور گوندھے تھے[3]، مگر استعمال ہونے والی اینیون اقسام کے لیے اکیلی گوندھائی ہمہ گیر نہیں تھی۔ 2026 کا کام یہ کمی پوری کرتا ہے۔
وہ فرق جسے طلبہ اکثر گڈمڈ کر دیتے ہیں
"ہمہ گیر" کا مطلب "بڑا" یا "غلطی سے پاک" نہیں۔
امتحان طرز کا سوال
وضاحت کریں کہ کوانٹم کمپیوٹر کو غلطی کی اصلاح کی ضرورت کیوں ہے، اور نان ایبیلین اینیونز میں معلومات رکھنے سے مدد کیوں مل سکتی ہے۔ [4 نمبر]
نمونہ جواب اور نمبروں کی تقسیم دکھائیں
- کیوبٹس اپنے ماحول سے آسانی سے متاثر ہوتے ہیں (شور/ڈیکوہیرنس)، اس لیے گیٹس میں غلطی کا چھوٹا امکان ہوتا ہے (1 نمبر)
- لمبے حساب کے بہت سے گیٹس پر غلطیاں جمع ہوتی ہیں، جس سے اصلاح کے بغیر آخری نتیجہ ناقابلِ اعتبار ہو جاتا ہے (1 نمبر)
- ٹوپولوجیکل (اینیون) نظام میں معلومات غیر مقامی طور پر، کسی ایک کیوبٹ کے بجائے چوٹی کے مجموعی نمونے میں رکھی جاتی ہیں (1 نمبر)
- اس لیے مقامی گڑبڑوں سے ذخیرہ شدہ معلومات بدلنے کا امکان بہت کم ہوتا ہے، جس سے غلطیاں / اصلاح کا خرچ گھٹتا ہے (1 نمبر)
ممتحن کس بات پر توجہ دیتا ہے: وجہ (شور) ← نتیجہ (غلطیاں جمع ہوتی ہیں) ← حفاظت کا طریقہ (غیر مقامی ذخیرہ)۔
عام غلطی: یہ دعویٰ کرنا کہ اینیونز کوانٹم کمپیوٹر کو "غلطی سے پاک" بناتے ہیں۔ وہ اسے زیادہ مضبوط بناتے ہیں؛ غلطیاں کم ہوتی ہیں، ختم نہیں ہوتیں۔
لاجک گیٹس، ہمہ گیری اور غلطی کی اصلاح A-Level کمپیوٹر سائنس اور طبیعیات کے نصاب میں ہیں، اور کوانٹم کمپیوٹنگ پرسنل اسٹیٹمنٹ کے لیے مقبول توسیعی موضوع ہے۔ بگ O نوٹیشن پر ہمارا مضمون پڑھیں اور دیکھیں کہ کمپیوٹر سائنس دان الگورتھمز کا موازنہ کیسے کرتے ہیں، یہی وجہ ہے کہ کوانٹم رفتار میں اضافہ اہم ہے۔
ماخذ اور مزید مطالعہ کے لیے
- Nature (2026): Universal gates from braiding and fusing anyons on quantum hardware — تحقیقی مقالہ
- Quantinuum blog: A new state in quantum computing — وضاحت، میجک اسٹیٹ ڈسٹلیشن، احتیاطیں، اقتباس
- PR Newswire (2023): Quantinuum's H2 created non-Abelian topological matter and braided its anyons — 2023 کا پچھلا سنگِ میل
- GCN: Quantinuum demonstrates first universal topological gate set using non-Abelian anyons on 54-qubit processor — 54 کیوبٹس، شراکت دار
آخری جائزہ: 5 اکتوبر 2026۔ اعداد عمومی طور پر شائع شدہ عام قدریں ہیں، اور قواعد تبدیل ہو سکتے ہیں۔ امتحان کی زبان ہر اسپیسیفیکیشن کے مطابق مختلف ہو سکتی ہے، اس لیے اپنا اسپیسیفیکیشن ضرور دیکھیں۔
عمومی سوالات
جولائی 2026 میں کیا ہوا؟
Quantinuum، شکاگو یونیورسٹی، ہارورڈ اور دیگر اداروں کی ٹیم نے Nature میں بتایا کہ اس نے Quantinuum کے H2 ٹریپڈ آئن پروسیسر پر 54 کیوبٹس کو نان ایبیلین اینیونز والی ٹوپولوجیکل طور پر منظم حالت میں الجھایا، پھر ان اینیونز کی گوندھائی اور ادغام سے کوانٹم گیٹس کا ہمہ گیر مجموعہ چلایا: حقیقی ہارڈویئر پر ہمہ گیر ٹوپولوجیکل گیٹ مجموعے کا پہلا مظاہرہ۔
اینیون کیا ہے؟
ذرے جیسا ایک ہیجان جو صرف دو جہتی نظاموں میں رہ سکتا ہے۔ جب دو عام ذرات جگہ بدلتے ہیں تو کوانٹم حالت یا تو ویسی ہی رہتی ہے (بوزون) یا علامت بدل لیتی ہے (فرمیون)۔ اینیونز میں دوسری تبدیلیاں بھی ہو سکتی ہیں، اور نان ایبیلین اینیونز میں تبادلہ حالت کو ایسے بدل سکتا ہے جو تبادلوں کی ترتیب پر منحصر ہو۔
"ترتیب اہم ہے" سے کمپیوٹر بنانے میں مدد کیوں ملتی ہے؟
اگر نتیجہ تبادلوں کی ترتیب پر منحصر ہو تو تبادلوں کا ایک سلسلہ (ایک چوٹی) کوانٹم لاجک گیٹ کا کام کر سکتا ہے۔ اور چونکہ معلومات کسی ایک جگہ کے بجائے اینیونز کے مجموعی نمونے میں رہتی ہیں، چھوٹی مقامی گڑبڑیں انہیں مشکل سے بگاڑ پاتی ہیں؛ اسی لیے غلطیاں کم کرنے کے لیے ٹوپولوجیکل کوانٹم کمپیوٹنگ پرکشش ہے۔
کیا اس کا مطلب ہے کہ غلطی برداشت کرنے والے کوانٹم کمپیوٹر آ گئے؟
نہیں۔ یہ ہمہ گیر، محفوظ گیٹس تک ایک راستہ دکھاتا ہے جو میجک اسٹیٹ ڈسٹلیشن نامی بہت مہنگے مرحلے سے بچتا ہے۔ Quantinuum خود کہتا ہے کہ عملی نفاذ اور بڑے پیمانے کو سمجھنے کے لیے ابھی بہت کام باقی ہے، اور وہ اسے روایتی غلطی کی اصلاح کے ساتھ ساتھ آگے بڑھا رہا ہے۔
قارئین کی درجہ بندی اور تبصرے
اس مضمون کو کئی مختلف پہلوؤں پر درجہ دیں — آپ کی درجہ بندی دوسرے قارئین کی مدد کرتی ہے، اور ہمیں بہتر بنانے میں مدد کرتی ہے۔
کیا یہ مضمون مفید تھا؟
ہمیں اپنی رائے بتائیں — کوئی اصلاح، کوئی سوال جس کا جواب نہیں ملا، یا کوئی موضوع جسے آپ اگلی بار کور ہوتے دیکھنا چاہتے ہیں۔
بات کرنا پسند کریں گے؟ اپنی سہولت کے وقت مفت ویڈیو کال بک کریں: فوری سوال کے لیے 15 منٹ، باقی کے لیے 30 منٹ۔ اوقات آپ کے اپنے ٹائم زون میں دکھائے جاتے ہیں۔
مصنف کے بارے میں
Sudershan Soni
موسٹک سروسز میں بانی اور مرکزی استاد — MSc اہلیت یافتہ ریاضی، سائنس، کمپیوٹر سائنس اور STEM کے استاد، 20 سال سے زائد پیشہ ورانہ تجربے کے ساتھ، 11+ اور GCSE سے A-Level اور اس سے آگے تک کے طلبہ کو دنیا بھر میں آن لائن پڑھاتے ہیں۔
مکمل پروفائل پڑھیں