جیومیٹرک ٹینسر ایک سپر کنڈکٹنگ کوانٹم سرکٹ میں ماپا جاتا ہے۔

چین کی نانجنگ یونیورسٹی کے محققین نے ایک سپر کنڈکٹنگ کوانٹم چپ کا استعمال کرتے ہوئے ایسے ذرات کے نظام کی تقلید کی ہے جو نہ فرمیون ہیں اور نہ ہی بوسنز۔ اس تخروپن کے حصے کے طور پر، انہوں نے ایک پیرامیٹر کی پیمائش کی جسے کوانٹم جیومیٹرک ٹینسر کہا جاتا ہے جو نظام کی ٹاپولوجیکل خصوصیات کے بارے میں مقامی معلومات فراہم کرتا ہے۔ یہ کام پہلی بار نشان زد کرتا ہے جب اس مقدار کو نام نہاد نان ابیلین سسٹم میں ماپا گیا ہے - ایک نتیجہ جو پیچیدہ نظاموں کی طبیعیات کا مطالعہ کرنے کے لیے مفید ہو گا جیسے کہ ٹاپولوجیکل مواد۔

کوانٹم میکینکس اور کوانٹم فیلڈ تھیوری کے مطابق، تمام ابتدائی ذرات دو گروہوں میں سے ایک میں آتے ہیں: فرمیون یا بوسنز۔ فرمیون جیسے الیکٹران پاؤلی اخراج کے اصول کی پابندی کرتے ہیں، یعنی کوئی بھی دو فرمیون کبھی بھی ایک ہی کوانٹم حالت پر قبضہ نہیں کر سکتے۔ ایک دوسرے سے بھاگنے کا یہ رجحان مظاہر کی ایک وسیع رینج کے مرکز میں ہے، جس میں ایٹموں کی برقی ساخت، نیوٹران ستاروں کا استحکام اور دھاتوں (جو برقی رو چلتی ہیں) اور انسولیٹر (جو نہیں کرتے) کے درمیان فرق شامل ہیں۔ دوسری طرف، بوسنز جیسے فوٹان، ایک دوسرے کے ساتھ گروہ بندی کرنے کا رجحان رکھتے ہیں - ایک ایسی چیز جو سپر فلوڈ اور سپر کنڈکٹنگ رویے کو جنم دیتی ہے جب بہت سے بوسنز ایک ہی کوانٹم حالت میں موجود ہوتے ہیں۔

نہ ایک چیز نہ دوسری

تاہم، کچھ مواد میں ابتدائی ذرات کی دوسری، زیادہ غیر ملکی قسمیں ہوتی ہیں۔ یہ غیر ایبیلین ذرات نہ تو بوسنز ہیں اور نہ ہی فرمیون۔ اس کے بجائے، وہ مرکب ذرات سے بنے ہوتے ہیں جیسے کہ مضبوطی سے تعامل کرنے والے الیکٹران، جو بہت سی منفرد خصوصیات کو جنم دیتے ہیں۔ ایک انحطاط ہے، مطلب یہ ہے کہ متعدد کوانٹم حالتوں میں غیر ابیلیائی ذرات ایک ہی توانائی پر بیٹھ سکتے ہیں۔ خاص طور پر، بہت سی کوانٹم ریاستیں سب سے کم توانائی کی سطح پر قبضہ کر سکتی ہیں، ایک انحطاط شدہ زمینی حالت بناتی ہیں۔ ایسی ریاستیں اپنے ماحول میں گڑبڑ کے لیے مضبوط ہوتی ہیں کیونکہ انحطاط پذیر زمینی ریاستیں پرجوش، اعلیٰ توانائی والی ریاستوں سے توانائی کے فرق سے الگ ہوجاتی ہیں۔

غیر ایبیلین ذرات کی ایک اور اہم خاصیت یہ ہے کہ ان میں سے دو کا تبادلہ مختلف زمینی ریاستوں کے درمیان نظام کو بدل دیتا ہے۔ "اگر تبادلوں کا ایک سلسلہ ایک خاص ترتیب میں انجام دیا جاتا ہے، تو نظام کی آخری حالت اس ترتیب پر منحصر ہوگی، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ یہ ہیرا پھیری ذرات یا ماحول کے درمیان تعامل جیسی تفصیلات سے آزاد ہے،" یانگ یو نے وضاحت کی۔ مطالعہ کی قیادت کی. "یہ سب ایسے نظاموں کو نام نہاد ٹاپولوجیکل کوانٹم کمپیوٹیشن کے لیے مثالی امیدوار بناتے ہیں۔ تاہم، مسئلہ یہ ہے کہ حقیقی دنیا کے تجربے میں غیر ابیلیائی نظام کو محسوس کرنا اور اس کی خصوصیت کرنا مشکل ہے۔

غیر ابیلیائی نظاموں میں، کوانٹم جیومیٹرک ٹینسر بوسنز اور فرمیون کے نظاموں سے زیادہ پیچیدہ ریاضیاتی ڈھانچہ رکھتا ہے، اور یہ اسی مناسبت سے زیادہ طبیعیات کے مظاہر کو مجسم کرتا ہے۔ جب کہ محققین نے حالیہ برسوں میں ایبیلین سسٹمز کے کوانٹم جیومیٹرک ٹینسر کی پیمائش کی ہے (بشمول سپر کنڈکٹنگ کوانٹم سرکٹس اور نائٹروجن ویکینسی سینٹر پلیٹ فارمز)، انہوں نے اس سے قبل غیر ابیلیئن کے لیے ایسا نہیں کیا تھا۔

چار ٹیون ایبل سپر کنڈکٹنگ کوئبٹس

نئے کام میں، یو اور ساتھیوں نے ایک ایسے نظام کا مطالعہ کیا جو چار ٹیون ایبل سپر کنڈکٹنگ کوانٹم بٹس (کوبِٹس) سے بنا ہے جو ایک انگوٹھی کے ڈھانچے میں جمع ہوتے ہیں اور ایک دوسرے کے ساتھ ملتے ہیں۔ "کوبٹ فریکوئنسی کو تیزی سے اور وقتاً فوقتاً ماڈیول کرتے ہوئے، ہم آزادانہ طور پر قریبی پڑوسی کیوبٹس کے درمیان جوڑے کی طاقت کی شدت اور مرحلے کو ڈیزائن کر سکتے ہیں، اور اس وجہ سے ایک غیر ابیلیائی نظام جس کی ہندسی خصوصیات کو ہم تلاش کر سکتے ہیں،" یو بتاتے ہیں۔ "اور اس کے پیرامیٹرز کو مناسب طریقے سے ماڈیول کرنے سے، ہم نظام کی کوانٹم ریاستوں کے درمیان دولن کے پیٹرن سے پورے کوانٹم جیومیٹرک ٹینسر کو نکال سکتے ہیں،" وہ بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا.

محققین کا کہنا ہے کہ موجودہ کام سے پتہ چلتا ہے کہ ایک سپر کنڈکٹنگ کوانٹم چپ کوانٹم سمولیشن کے لیے ایک بہترین پلیٹ فارم ہے۔ اب وہ مزید پیچیدہ کوانٹم سسٹمز کی تقلید کرنے اور مزید کوئبٹس کے ساتھ نئی طبیعیات کو دریافت کرنے کی امید کرتے ہیں۔

وہ اپنے نتائج کی اطلاع دیتے ہیں۔ چینی طبیعیات کے خطوط.