کوانٹم انفارمیشن سائنس میں الجھن ایک اہم کردار ادا کرتی ہے۔ اسے ایک کوانٹم کمپیوٹر میں استعمال کیا جا سکتا ہے جو بیک وقت متعدد ریاضیاتی عمل انجام دے سکتا ہے۔ کوانٹم کمپیوٹر کو مؤثر طریقے سے استعمال کرنے کے لیے، بہت سے الجھے ہوئے ذرات کو مل کر کام کرنا چاہیے۔ وہ حساب کے لیے ضروری عناصر ہیں، نام نہاد qubits۔
میں طبیعیات دانوں کی ایک ٹیم میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ گارچنگ میں کوانٹم آپٹکس نے اب، پہلی بار، ایک ایٹم سے خارج ہونے والے فوٹون کے ساتھ اس کام کا مظاہرہ کیا ہے۔ وہ آپٹیکل ریزونیٹر میں 14 تک الجھے ہوئے فوٹونز پیدا کر سکتے ہیں، جنہیں مخصوص کوانٹم فزیکل سٹیٹس میں ٹارگٹڈ اور انتہائی موثر انداز میں تیار کیا جا سکتا ہے۔ نیا طریقہ طاقتور اور مضبوط کوانٹم کمپیوٹرز کی تعمیر کی اجازت دے سکتا ہے اور مستقبل میں محفوظ ڈیٹا ٹرانسمیشن کی خدمت کر سکتا ہے۔
یہ پہلا موقع ہے جب ٹیم نے 14 تک کی تعداد پیدا کی ہے۔ الجھے ہوئے فوٹون ایک متعین طریقے سے اور اعلی کارکردگی کے ساتھ۔
میونخ کے قریب گارچنگ میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ آف کوانٹم آپٹکس (MPQ) میں ڈاکٹریٹ کے طالب علم فلپ تھامس نے کہا، "اس تجربے کی چال یہ تھی کہ ہم نے ایک ہی ایٹم کو فوٹان کے اخراج کے لیے استعمال کیا اور انہیں ایک خاص طریقے سے باہم باندھا۔ ایسا کرنے کے لیے، ہم نے ایک نظری گہا کے مرکز میں ایک روبیڈیم ایٹم رکھا - برقی مقناطیسی لہروں کے لیے ایکو چیمبر۔ ایٹم کی حالت کو ایک خاص فریکوئنسی کی لیزر لائٹ سے ٹھیک ٹھیک ٹھیک کیا جا سکتا ہے۔ ایک اضافی کنٹرول پلس کا استعمال کرتے ہوئے، محققین نے خاص طور پر ایٹم کی کوانٹم حالت کے ساتھ الجھے ہوئے فوٹون کے اخراج کو بھی متحرک کیا۔
"ہم نے اس عمل کو کئی بار اور پہلے سے طے شدہ انداز میں دہرایا۔ درمیان میں، ایٹم کو ایک خاص طریقے سے جوڑ دیا گیا - تکنیکی اصطلاح میں: گھمایا گیا۔ اس طرح، ایٹم کی گردشوں سے الجھ کر 14 نوری ذرات تک کی ایک زنجیر بنانا اور مطلوبہ حالت میں لانا ممکن ہوا۔
"ہمارے بہترین علم کے مطابق، 14 باہم جڑے ہوئے روشنی کے ذرات اب تک لیبارٹری میں پیدا ہونے والے الجھے ہوئے فوٹونز کی سب سے بڑی تعداد ہیں۔"
"چونکہ فوٹون کی زنجیر ایک ایٹم سے نکلی ہے، اس لیے یہ طے شدہ طور پر پیدا کی جا سکتی ہے۔ اس کا مطلب ہے: کہ اصولی طور پر، ہر کنٹرول پلس مطلوبہ خصوصیات کے ساتھ ایک فوٹون فراہم کرتی ہے۔ اب تک، فوٹان کا الجھنا عام طور پر خاص، غیر لکیری کرسٹل میں ہوتا تھا۔ کمی: روشنی کے ذرات تصادفی طور پر اور اس طرح سے بنائے جاتے ہیں جس پر قابو نہیں پایا جا سکتا۔ یہ ایک اجتماعی حالت میں بنڈل ذرات کی تعداد کو بھی محدود کرتا ہے۔"
سائنسدانوں نے جو طریقہ استعمال کیا ہے وہ کسی بھی تعداد میں الجھے ہوئے فوٹونز کو پیدا کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ یہ بھی کارآمد ہے: ہم نے تیار کردہ فوٹوون چین کی پیمائش کرکے تقریباً 50 فیصد کی کارکردگی کو ثابت کیا۔
تھامس نے کہا, "اس کا مطلب ہے: روبیڈیم ایٹم پر تقریباً ہر سیکنڈ "بٹن کو دبانے" نے ایک قابل استعمال روشنی کا ذرہ فراہم کیا - جو پچھلے تجربات میں حاصل کیا گیا ہے اس سے کہیں زیادہ ہے۔"
ڈائریکٹر گیرہارڈ ریمپ نے کہا، "بالکل، ہمارا کام توسیع پذیر، پیمائش پر مبنی راستے میں ایک دیرینہ رکاوٹ کو دور کرتا ہے۔ کمانٹم کمپیوٹنگ".
ایم پی کیو کے محققین ایک اور رکاوٹ سے چھٹکارا حاصل کرنا چاہتے ہیں۔ مثال کے طور پر، کمپیوٹر کے پیچیدہ آپریشنز کے لیے ریزونیٹر میں فوٹوون کے ذرائع کے طور پر دو ایٹموں کی ضرورت ہوگی۔ کوانٹم طبیعیات دانوں کے مطابق، ایک دو جہتی کلسٹر ریاست ہے۔
فلپ تھامس نے کہا، "ہم پہلے ہی اس کام سے نمٹنے پر کام کر رہے ہیں۔"
جرنل حوالہ:
- Thomas, P., Ruscio, L., Morin, O. et al. ایک ایٹم سے الجھے ہوئے ملٹی فوٹون گراف کی موثر نسل۔ فطرت، قدرت 608، 677–681 (2022)۔ DOI: 10.1038/s41586-022-04987-5
