কোয়ান্টাম টেকনোলজির ইনসাইড স্কুপ: কোয়ান্টাম এবং পারমাণবিক ঘড়ি

যদিও সময় পরিমাপ করার জন্য মানুষই একমাত্র প্রজাতি নয়, একটি নির্দিষ্ট অর্থে, আমরা এটিকে আমাদের জীবনের কেন্দ্রবিন্দুতে পরিণত করি। কাজ, মিটিং বা ইভেন্টের সময় নির্ধারণ থেকে শুরু করে এমনকি জন্মদিন উদযাপন পর্যন্ত, সময় আমাদের সমাজের একটি প্রভাবশালী দিক হয়ে উঠেছে। আমরা ঘড়ি ব্যবহার করে সময় পরিমাপ করি, বিশেষত অত্যন্ত নির্ভুল ঘড়ি যাকে পারমাণবিক ঘড়ি বলা হয়। "পারমাণবিক ঘড়ি সম্ভবত অস্তিত্বের প্রাচীনতম, সর্বাধিক ব্যবহৃত কোয়ান্টাম প্রযুক্তিগুলির মধ্যে একটি," ব্যাখ্যা করা হয়েছে ডাঃ জুডিথ ওলসন, এটমিক ক্লক ডিভিশনের প্রধান কোল্ড কোয়ান্টা, একটি বাজার-নেতৃস্থানীয় কোয়ান্টাম কোম্পানী। আমাদের সমাজের জন্য এই ঘড়িগুলির গুরুত্বকে ছোট করা যায় না, কারণ আমাদের সমাজের বেশিরভাগ অবকাঠামোর পিছনে রয়েছে। "পারমাণবিক ঘড়িগুলি আমাদের দৈনন্দিন জীবনে যে সমস্ত প্রযুক্তির উপর নির্ভর করতে এসেছি তার অনেকগুলিকে আন্ডারপিন করে - আধুনিক যোগাযোগ ব্যবস্থা, শক্তি বিতরণ, পরিবহন ব্যবস্থা এবং আর্থিক ট্রেডিং সবই সঠিক সময় এবং ফ্রিকোয়েন্সি স্ট্যান্ডার্ডের উপর নির্ভর করে,” প্রতিধ্বনিত হয়েছে হেলেন মারগোলিs, যুক্তরাজ্যের ন্যাশনাল ফিজিক্স ল্যাবরেটরিতে সময় এবং ফ্রিকোয়েন্সির জন্য বিজ্ঞানের প্রধান (এনপিএল).

পারমাণবিক ঘড়িগুলি এত সুনির্দিষ্ট হওয়ার কারণ হ'ল তারা পরমাণু এবং অণুর কোয়ান্টাম যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি লাভ করে। ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ স্ট্যান্ডার্ডস অ্যান্ড টেকনোলজি অনুসারে (, NIST), পারমাণবিক ঘড়ি সময় পরিমাপের জন্য পারমাণবিক অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সির উপর ফোকাস করে। একটি নিয়মিত ঘড়িতে (একটি কব্জি ঘড়ির মতো) কোয়ার্টজের একটি টুকরো একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিতে কম্পিত হয় এবং সেই ফ্রিকোয়েন্সিটি সময় হিসাবে "গণনা" হয়, অনুরূপ প্রক্রিয়াটি পরমাণু এবং বিশেষ লেজারগুলির সাথে ব্যবহার করা হয়। নির্দিষ্ট লেজার ফ্রিকোয়েন্সির সাথে মিথস্ক্রিয়া করার সময় পরমাণু শক্তির মাত্রা পরিবর্তন করে, এই ফ্রিকোয়েন্সিগুলির পারমাণবিক প্রতিক্রিয়া লেজার স্থিতিশীল করা স্থিতিশীল লেজার ফ্রিকোয়েন্সিগুলিকে তারপর একটি ঘড়ির "টিক" হিসাবে "মাপা এবং গণনা করা যেতে পারে।" যেহেতু এই অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সিগুলি ঘড়ির মধ্যে মৌলিক কোয়ান্টাম গতিবিদ্যার একটি অন্তর্নিহিত অংশ, সেগুলি অত্যন্ত নির্ভুল এবং স্থিতিশীল। NIST এর বিজ্ঞানীরা F1 সহ একাধিক পারমাণবিক ঘড়ি অধ্যয়ন করেন সিজিয়াম ঘড়ি, যার ত্রুটির হার এক মিলিয়ন বছরে এক সেকেন্ড।

পরবর্তী প্রজন্মের সময় রাখার অ্যাপ্লিকেশন

তাদের উচ্চ নির্ভুলতা এবং নির্ভুলতার কারণে, পারমাণবিক ঘড়ি বিভিন্ন শিল্পের জন্য উপযোগী হয়ে উঠেছে। "কোয়ান্টাম ঘড়ির উপর এত মনোযোগী হওয়ার কারণটির একটি অংশ হল যে ইতিমধ্যে একটি বাজার রয়েছে," ওলসন বলেছেন। "লোকেরা সচেতন যে এই ঘড়িগুলি বিদ্যমান এবং দরকারী প্রযুক্তি। মানুষ এগুলো কিনে ব্যবহার করে। কোয়ান্টাম কম্পিউটারের মতো বিদ্যমান প্রতিষ্ঠিত অর্থনৈতিক বাজার ছাড়াই অনেক অন্যান্য কোয়ান্টাম প্রযুক্তি দিগন্তে রয়েছে।" পারমাণবিক ঘড়িগুলি ইতিমধ্যেই টাইমকিপিংয়ের জন্য একটি বিঘ্নকারী প্রযুক্তি হিসাবে দেখানো হয়েছে, যা কোয়ান্টাম শিল্পের অনেকেই আশা করে যে কোয়ান্টাম কম্পিউটারেও অনুবাদ করা হবে। ওলসন যেমন বলেছেন; "আপনি এখন বাইরে গিয়ে কোনো দোকান থেকে কোয়ান্টাম কম্পিউটার কিনতে পারবেন না, কিন্তু কয়েক দশক ধরে বাণিজ্যিকভাবে এখন কোয়ান্টাম ঘড়ি কিনতে সক্ষম হয়েছেন।" এটি এই ডিভাইসগুলিকে গবেষক এবং কোম্পানিগুলির জন্য অন্যান্য প্রযুক্তির উন্নয়নে ব্যবহার করার জন্য আরও অ্যাক্সেসযোগ্য করে তোলে।

কারণ এই ডিভাইসগুলি সহজেই উপলব্ধ অনেক শিল্প ইতিমধ্যেই উল্লেখযোগ্য সুবিধার জন্য তাদের সুবিধাগুলি ব্যবহার করছে৷ থেকে জিপিএস স্থানীয় নেটওয়ার্কগুলিতে স্যাটেলাইটগুলি, এই ঘড়িগুলি নেভিগেশন সিস্টেমগুলিকে উন্নত করছে, যা সামরিক বাহিনী সহ বিভিন্ন ব্যক্তিকে উপকৃত করতে পারে। "উদাহরণস্বরূপ, সাতনাভরা রিসিভারের অবস্থান গণনা করতে এবং ট্র্যাক করতে সক্ষম হওয়ার জন্য বোর্ড উপগ্রহের পারমাণবিক ঘড়ির উপর নির্ভর করে," মার্গোলিস ব্যাখ্যা করেছিলেন। পারমাণবিক ঘড়িগুলি পৃথিবীর আকৃতি এবং এর মহাকর্ষীয় ক্ষেত্র সম্পর্কে আমাদের আরও বলার জন্য বিশেষভাবে কার্যকর। অনুযায়ী ক 2020 SPIE নিবন্ধ: "কারণ মহাকর্ষের উপস্থিতি সময়ের গতিকে প্রভাবিত করে, সমুদ্রপৃষ্ঠের কাছাকাছি ঘড়িগুলি আসলে মাউন্ট এভারেস্টের একটির চেয়ে ধীর গতিতে টিক করে, যার মানে হল যে পদার্থবিজ্ঞানীরা আমাদের গ্রহের আকার নিরীক্ষণ করতে এই ঘড়িগুলি ব্যবহার করতে পারেন, এটি একটি বৈজ্ঞানিক ক্ষেত্র হিসাবে পরিচিত জিওডেসি" এই প্রযুক্তি এমনকি বিজ্ঞানীদের আরও নির্ভুলতার সাথে সমুদ্রপৃষ্ঠের পরিবর্তনগুলি ট্র্যাক করতে বা প্রাকৃতিক দুর্যোগের জন্য প্রাথমিক সনাক্তকরণ এবং সতর্কতা ব্যবস্থা সরবরাহ করতে সহায়তা করতে পারে।

ফাইন্যান্সের মতো অন্যান্য শিল্পগুলিও এই ডিভাইসগুলির সাথে সুবিধা পেয়েছে। "তারা প্রায় প্রতিটি আর্থিক লেনদেনে ব্যবহৃত হয়," ওলসন বলেছেন। “বেশিরভাগ মানুষ এটি সম্পর্কে ভাবেন না, কিন্তু পারমাণবিক ঘড়ি শেষ পর্যন্ত স্টক ট্রেড এবং এটিএম লেনদেনের জন্য টাইমস্ট্যাম্প প্রদান করে। সুতরাং, আপনি যখনই অর্থ বা ডেটা লেনদেন করছেন, এটি সাধারণত জিপিএস বা অন্যান্য সনাক্তযোগ্য টাইমস্কেল থেকে প্রাপ্ত একটি টাইম ট্যাগ পায়। এটি আর্থিক বাজারের নিরাপত্তা এবং নিয়ন্ত্রণের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।" এমনকি মহাকাশ অনুসন্ধান পারমাণবিক ঘড়ির জন্য একটি ব্যবহার খুঁজে পাচ্ছে। ভিতরে 2019, নাসা কক্ষপথে একটি পারমাণবিক ঘড়ি পাঠিয়েছে। "এই ঘড়িগুলি মহাকাশযানকে নিজের দিকে পরিচালিত করতে এবং স্বায়ত্তশাসিতভাবে নেভিগেট করতে সহায়তা করবে," সাম্প্রতিক একটি৷ নাসার নিবন্ধ ব্যাখ্যা করা হয়েছে যাইহোক, পারমাণবিক ঘড়ির আরও বেশি ব্যবহার পেতে, ছোট রগডাইজড সংস্করণ হওয়া দরকার পরিকল্পিত এবং উন্নত।

পারমাণবিক ঘড়ি এবং কোয়ান্টাম কম্পিউটার

কোয়ান্টাম শিল্পের মধ্যে অনেকেই এক ধরনের প্রযুক্তি, পারমাণবিক ঘড়ি, অন্য কোয়ান্টাম কম্পিউটারের সাথে একত্রিত করার আশা করছে। ইতিমধ্যে সাম্প্রতিক গবেষণায় দেখা গেছে যে একটি পারমাণবিক ঘড়ি একটি অতি-নির্ভুল করতে একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারের সাথে সংযুক্ত করা যেতে পারে। সেন্সর, যা মাধ্যাকর্ষণ এবং অন্যান্য শক্তি পরিমাপ করতে পারে। "পারমাণবিক ঘড়িগুলি অস্তিত্বের সেরা ফ্রিকোয়েন্সি রেফারেন্স," ওলসন ব্যাখ্যা করেছিলেন। "এবং ফ্রিকোয়েন্সি হল সর্বোত্তম পরিমাপযোগ্য গুণমান যা মানবতার অ্যাক্সেস রয়েছে। সুতরাং, আপনার লেজারের সঠিক ফ্রিকোয়েন্সি কী, কোন কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি পরমাণু-লেজারের মিথস্ক্রিয়া ব্যবহার করে সে সম্পর্কে আপনি যত্নবান যে কোনও সময় এটি দরকারী। লেজার ফ্রিকোয়েন্সিগুলির স্থায়িত্ব কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এর কিছু পদ্ধতির জন্য একটি সীমাবদ্ধতা হতে পারে। কারণ আপনার কাছে ফেজ নয়েজ, ফ্রিকোয়েন্সি নয়েজ বা অন্যান্য উপায়ে গোলমাল গেট ফাংশনের বিশ্বস্ততা নষ্ট করতে পারে। প্রায়শই, তাদের লেজারগুলিকে লক করতে বা পারমাণবিক ঘড়ির মতো তাদের শব্দ কার্যক্ষমতা উন্নত করার জন্য একটি নির্ভরযোগ্য ফ্রিকোয়েন্সি রেফারেন্স দিয়ে এটি উন্নত করা যেতে পারে।"

পারমাণবিক ঘড়ি এবং কোয়ান্টাম কম্পিউটার দ্বারা গঠিত এই সঠিক সেন্সরগুলির সাথে, এই কোয়ান্টাম সেন্সর এবং ইমেজিং ডিভাইসগুলির জন্য অনেকগুলি ব্যবহার রয়েছে। "কিছু কাছাকাছি সময়ের মানুষ-বান্ধব অ্যাপ্লিকেশনগুলি ভূতত্ত্ব বা প্রত্নতত্ত্বে রয়েছে, যেমন নতুন ইমেজিং কৌশল যেখানে আপনি প্রাচীন ধ্বংসাবশেষ খুঁজে পেতে বন, জঙ্গল বা মাটিতে স্ক্যান করতে পারেন," ওলসন বলেছিলেন। “এই কৌশলগুলি বহন করে সামরিক ব্যবহার করুন, যেখানে যুদ্ধক্ষেত্র পর্যবেক্ষণ এবং পর্যবেক্ষণ করা যেতে পারে যেমন আগে কখনও হয়নি।" যদিও গবেষণা এখনও করা দরকার, অন্যরা পরামর্শ দিয়েছে যে এই ডিভাইসগুলি সম্ভাব্য নতুন তেল বা খনিজ আমানত খুঁজে পেতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

যদিও কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এখনও একটি দীর্ঘ পথ যেতে হবে, ওলসন বিশ্বাস করেন যে পারমাণবিক ঘড়িগুলি পৃথক কম্পিউটারের চেয়ে সামগ্রিক নেটওয়ার্কের জন্য আরও গুরুত্বপূর্ণ হবে। "এটি কোয়ান্টাম নেটওয়ার্ক যা তথ্য প্রেরণ, ডেটা সিঙ্ক্রোনাইজ করতে এবং নিরাপদ কোয়ান্টাম যোগাযোগ নিশ্চিত করতে আমাদের ঘড়ির প্রয়োজন হবে" তিনি বলেছিলেন। "এটি গুরুত্বপূর্ণ হতে যাচ্ছে যে আমরা তথ্যের সময় এবং ফ্রিকোয়েন্সি বিষয়বস্তুকে প্রেরিত করা হচ্ছে তা বুঝতে পারি... কিন্তু একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারের প্রকৃত অপারেশন, আমি মনে করি, এটি একটি পারমাণবিক ঘড়ির তুলনায় ফ্রিকোয়েন্সি রেফারেন্সের উপর অনেক বেশি নির্ভর করবে।"

Kenna Hughes-Castleberry ইনসাইড কোয়ান্টাম টেকনোলজির একজন কর্মী লেখক এবং JILA-এর সায়েন্স কমিউনিকেটর (কলোরাডো বোল্ডার এবং এনআইএসটি বিশ্ববিদ্যালয়ের মধ্যে একটি অংশীদারিত্ব)। তার লেখার বীটগুলির মধ্যে রয়েছে গভীর প্রযুক্তি, মেটাভার্স এবং কোয়ান্টাম প্রযুক্তি।