लीज विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक सफल विधि विकसित की है जो क्वांटम सुपरपोजिशन स्टेट्स (यानी, NOON स्टेट्स) को जल्दी से उत्पन्न करने के लिए ज्यामिति और क्वांटम नियंत्रण के संयोजन का उपयोग करती है। यह नवाचार तैयारी के समय को मिनटों से घटाकर मिलीसेकंड तक कर देता है, जिससे क्वांटम कंप्यूटिंग और अल्ट्रा-प्रिसिजन सेंसर में व्यावहारिक अनुप्रयोगों के द्वार खुल जाते हैं।
अल्ट्राकोल्ड परमाणुओं की क्वांटम सुपरपोजिशन बनाना लंबे समय से एक बड़ी चुनौती रही है, मौजूदा विधियां प्रयोगशाला में व्यावहारिक उपयोग के लिए बहुत धीमी साबित हो रही हैं। लीज विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने अब एक नई विधि विकसित की है जो इस प्रक्रिया को काफी तेज करने और क्वांटम प्रौद्योगिकी के व्यावहारिक अनुप्रयोगों के द्वार खोलने के लिए ज्यामिति को "क्वांटम नियंत्रण" के साथ जोड़ती है।
एक शॉपिंग कार्ट को सुपरमार्केट की ओर धकेलने की कल्पना करें। लक्ष्य अन्य सभी की तुलना में तेजी से चेकआउट तक पहुंचना है और तेज मोड़ में आइटम खोना नहीं है। सफलता की कुंजी सबसे सीधा, सुगम रास्ता ढूंढना और बिना धीमे हुए गति बनाए रखना है।
लीज विश्वविद्यालय के डॉक्टरेट शोधकर्ता साइमन डेंगिस ने बिल्कुल यही हासिल किया है। वह किसी सुपरमार्केट में नहीं है, बल्कि क्वांटम भौतिकी के जटिल क्षेत्र में है।
NOON अवस्था एक सुपरपोज़िशन क्वांटम अवस्था है जिसमें N कण एक अवस्था में "एक साथ" और दूसरी अवस्था में "एक साथ" होते हैं। यहां, कण लेजर द्वारा बनाए गए कुएं के अंदर, दो कुओं में फंस गए हैं। इसलिए सुपरपोज़िशन अवस्था में एक ऐसी स्थिति होती है जिसमें सभी कण बाएं कुएं में होते हैं और एक ऐसी स्थिति होती है जिसमें वे दाएं कुएं में फंस जाते हैं। जब कण एक ही स्थान पर होते हैं, तो वे परस्पर क्रिया करते हैं और एक साथ "चिपके" रहते हैं, जिससे व्यक्तिगत कणों को जाल से बाहर निकलने से रोका जाता है। छवि स्रोत: लीज विश्वविद्यालय / एस डेंगिस
डंगिस ने NOON राज्यों की तीव्र पीढ़ी के लिए एक प्रोटोकॉल विकसित करने के लिए सांख्यिकीय क्वांटम भौतिकी (PQS) टीम के साथ सहयोग किया। "ये राज्य श्रोडिंगर की प्रसिद्ध बिल्ली, क्वांटम सुपरपोजिशन के लघु संस्करण की तरह दिखते हैं," वह बताते हैं। "वे अल्ट्रा-सटीक क्वांटम सेंसर या क्वांटम कंप्यूटर जैसी प्रौद्योगिकियों के लिए महत्वपूर्ण हैं।"
मुख्य चुनौतियाँ क्या हैं? इन राज्यों को बनाने में अक्सर बहुत अधिक समय लग जाता है। हम दसियों मिनट या उससे अधिक समय तक बात कर रहे हैं, जो अक्सर प्रयोग के जीवनकाल से परे है। क्या कारण है? ऊर्जा की रुकावटें, किसी प्रणाली के विकास में "तेज मोड़" उसे धीमा करने के लिए मजबूर करती हैं।
एंटीडायबिटिक नियंत्रण सिस्टम की जड़ता को किसी तरह से बदलकर उसकी भरपाई करता है। इस उदाहरण में, वेटर की हरकत के कारण हुई पानी की हलचल की भरपाई करने के लिए, वेटर कांच की जड़ता का प्रतिकार करने के लिए ट्रे को झुका सकता है, जिससे उसे पलटने से रोका जा सके। छवि स्रोत: लीज विश्वविद्यालय/एस.डेंगिस
यह लीज विश्वविद्यालय टीम का महत्वपूर्ण कार्य है। उन्होंने एंटीडायबिटिक ड्राइविंग और इष्टतम जियोडेसिक पथ की दो शक्तिशाली अवधारणाओं को जोड़कर सफलतापूर्वक परमाणुओं के लिए मार्ग प्रशस्त किया। परिणाम: सिस्टम आदर्श प्रक्षेपवक्र से विचलित हुए बिना अधिक तेज़ी से विकसित हो सकता है, जैसे ड्राइवर फूस को झुकाकर मोड़ का अनुमान लगाता है।
प्रयोगशाला के निदेशक पीटर श्लाघेक कहते हैं, "यह रणनीति बहुत समय बचाती है: कुछ मामलों में, 99% निष्ठा बनाए रखते हुए प्रसंस्करण गति 10,000 गुना तेज हो सकती है, यानी लगभग एकदम सही परिणाम।" पहले, इस स्थिति को बनाने में लगभग दस मिनट लगते थे, लेकिन शोधकर्ता प्रतीक्षा समय को काफी कम करके 0.1 सेकंड तक लाने में कामयाब रहे!
इस सफलता के साथ, हम अंततः अल्ट्राकोल्ड परमाणुओं का उपयोग करके NOON अवस्था का उत्पादन कर सकते हैं। इससे क्वांटम मेट्रोलॉजी (समय, रोटेशन या गुरुत्वाकर्षण के अति-संवेदनशील माप) और क्वांटम सूचना प्रौद्योगिकी के लिए आशाजनक संभावनाएं खुलती हैं। अंततः, ये उपकरण क्वांटम जाइरोस्कोप या लघु गुरुत्वाकर्षण डिटेक्टरों जैसे उपकरणों में सुधार कर सकते हैं।
प्रस्तावित प्रोटोकॉल (नीला, जीसीडी) ऊर्जा बाधा को बढ़ा सकता है (सामान्य लाल प्रोटोकॉल जी की तुलना में) और इसलिए बाधा के करीब पहुंचने पर कम ब्रेक लगाने की आवश्यकता होती है। इस चित्र को मोटरसाइकिल रेसिंग के संदर्भ में समझा जा सकता है: लाल मोटरसाइकिल को नीली मोटरसाइकिल की तुलना में अधिक ब्रेक लगाने की आवश्यकता होती है क्योंकि कॉर्नरिंग कम "चिकनी" होती है। इसलिए, नीली मोटरसाइकिल प्रतिद्वंद्वी से पहले गंतव्य तक पहुंच जाएगी। इस बिंदु पर, सिस्टम की ऊर्जा (और इसलिए इसकी स्थिति) में परिवर्तन कम अचानक होते हैं, इस प्रकार पूरी प्रक्रिया में काफी तेजी आती है। छवि स्रोत: लीज विश्वविद्यालय/एस.डेंगिस
यह अध्ययन दिखाता है कि क्वांटम भौतिकी में ठोस प्रगति के लिए सिद्धांत और प्रयोग को कैसे जोड़ा जा सकता है। गणितीय अवधारणाओं, मौलिक भौतिकी और प्रायोगिक व्यवहार्यता के संयोजन से, लीज विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने ऐसी सफलताएँ हासिल की हैं जो एक समय के सिद्धांत को भविष्य की तकनीक में बदल सकती हैं।
क्वांटम सुपरपोज़िशन तब होता है जब एक क्वांटम प्रणाली (जैसे कि एक परमाणु, इलेक्ट्रॉन या फोटॉन) बिना देखे ही एक ही समय में कई अवस्थाओं में हो सकती है। इस अवधारणा को समझाने के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला उदाहरण श्रोडिंगर की बिल्ली है: एक बक्से में बंद बिल्ली। क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, बक्सा खुलने तक बिल्ली जीवित और मृत दोनों होती है। दो अवस्थाओं के इस एक साथ संयोजन को सुपरपोजिशन कहा जाता है।
केवल बक्सा खोलकर और अवलोकन करके ही हम प्रकृति को एक अवस्था चुनने के लिए "मजबूर" कर सकते हैं: जीवित या मृत। NOON अवस्था क्वांटम सुपरपोजिशन का एक उदाहरण है: सभी परमाणु एक ही समय में बाएं कुएं और दाएं कुएं में होते हैं। माप के समय ही वे उनमें से किसी एक में दिखाई देते हैं।
/scitechdaily से संकलित