مقابلہ اور تعاون کوانٹم مشینوں کی تھرموڈینامک کارکردگی کو متاثر کرتا ہے – فزکس ورلڈ

ایک بڑی پینڈولم گھڑی کا تصور کریں جس کے چاروں طرف کئی چھوٹی گھڑیاں ہیں جو مختلف تالوں پر ٹک ٹک کرنے لگتی ہیں۔ اگر گھڑی کے پینڈولم کو اپنے پڑوسیوں کی بنیاد پر اپنی تال کو ایڈجسٹ کرنے کی اجازت دی جائے، تو وقت گزرنے کے ساتھ ساتھ وہ ایک دوسرے کے ساتھ ہم آہنگ اور ہم آہنگ ہو سکتے ہیں۔ اس ہم آہنگی کے عمل میں دو فیڈ بیک میکانزم شامل ہیں: ایک جیسی چھوٹی گھڑیوں کے درمیان تعامل اور بڑی، بیرونی گھڑی کے ساتھ ہر چھوٹی گھڑی کا تعامل۔

کوانٹم کی دنیا میں، تاہم، یہ بقائے باہمی – اور اس پر کوانٹم ارتباط کے اثرات – کو بڑی حد تک غیر دریافت کیا گیا ہے۔ کوانٹم سسٹمز میں ہم آہنگی کے ممکنہ تھرموڈینامک فوائد کی بھی زیادہ تحقیق نہیں کی گئی ہے۔

تحقیق کار سینٹر فار تھیوریٹیکل فزکس آف کمپلیکس سسٹمز انسٹی ٹیوٹ فار بیسک سائنس میں، کوریا، اور ہندوستانی ٹیکنالوجی ٹیکنالوجی بمبئی، بھارت، حال ہی میں اس خلا کو دور کرنے کے لیے نکلا ہے۔ ان کا کام اس بات پر روشنی ڈالتا ہے کہ کس طرح دو ہم آہنگی کے طریقہ کار - نظاموں کے درمیان تعامل اور ایک مشترکہ بیرونی ذریعہ کے ساتھ تعامل - کوانٹم مشینوں میں تھرموڈینامک رویے کی نمائش کرتے وقت مقابلہ یا تعاون کرتے ہیں۔

کوانٹم مشینوں کا تعامل

ان کے مطالعہ میں، جس میں وہ بیان کرتے ہیں جسمانی جائزہ لینے کے خطوط, توفیق مرتضیٰ, سائی ونجنمپتھی، اور جوزر تھنگنا باہمی تعامل کرنے والی کوانٹم تھرمل مشینوں کے سیٹ پر غور کریں۔ زیر بحث مشینیں گرم اور ٹھنڈے ذخائر کے رابطے میں کثیر سطحی کوانٹم سسٹم ہیں۔ نظام کی سب سے زیادہ پرجوش سطح متعدد ایک جیسے حصوں پر مشتمل ہے جس میں باہمی جوڑے ہوتے ہیں، استعارے میں چھوٹی گھڑیوں کے مشابہ۔ بڑی گھڑی کے رویے کی نقل کرنے کے لیے - ایک عام بیرونی اکائی جو نظام کے ارتقا کو گھسیٹتی ہے - مشین بھی ایک بیرونی ذریعہ کے ساتھ بات چیت کر رہی ہے۔ کام کرنے کے نظام پر منحصر ہے، یہ سیٹ اپ ایک انجن کے طور پر برتاؤ کر سکتا ہے جو گرمی کو گرم سے ٹھنڈے ذخائر میں پمپ کرتا ہے، یا ریفریجریٹر کے طور پر جو اس کے برعکس کرتا ہے۔

ٹیم نے یہ ظاہر کرتے ہوئے شروع کیا کہ ایک سادہ چار سطحی نظام، ایک بیرونی ماخذ کے ساتھ تعامل کرتا ہے، مطابقت پذیری کے طریقہ کار اور کوانٹم ہیٹ انجنوں کے لیے اس کی افادیت کی تحقیقات کے لیے کافی ہے۔ اس کے بعد تھنگنا اور ساتھیوں نے مطالعہ کیا کہ جب سیٹ اپ انجن کی طرح برتاؤ کرتا ہے اور جب یہ ریفریجریٹر کی طرح برتاؤ کرتا ہے تو دو ہم آہنگی کے میکانزم کی وجہ سے مشین کے متعدد ایک جیسے حصوں کا کیا ہوتا ہے۔

خاص طور پر، انہوں نے پایا کہ مشین کے انفرادی حصوں کے درمیان تعامل ایک ہم آہنگ ترتیب پیدا کر سکتا ہے – تمام پرزے تال سے میل کھاتے ہیں – اور ایک متضاد ایک – تمام حصے تال سے میل نہیں کھاتے ہیں۔ اس کے برعکس، بیرونی ماخذ ہمیشہ متعدد حصوں کو ایک ہم آہنگ ترتیب میں گھسیٹتا ہے۔

اس دھاگے کے بعد، محققین نے پایا کہ انجن کے نظام میں، دو میکانزم - باہمی تعامل اور بیرونی ڈرائیو - ریاستوں کی تشکیلات کی مخالفت کے حق میں ہیں۔ یہ دو میکانزم کے درمیان مقابلہ کی طرف جاتا ہے. تاہم، ریفریجریٹر کے نظام میں، دونوں میکانزم ہم آہنگی کی ترتیب کو ترجیح دیتے ہیں اور اس لیے تعاون کرتے ہیں۔

اس کے بعد ٹیم نے ایک قدم آگے بڑھا کر دکھایا کہ تھرموڈینامک حد میں، جب متعدد انفرادی حصوں کی تعداد بہت زیادہ ہوتی ہے، میکانزم کے درمیان مقابلہ اور تعاون اب بھی ہوتا ہے۔ تاہم، جیسے جیسے نظام کو بڑھایا جاتا ہے، باہمی جوڑا غالب طریقہ کار بن جاتا ہے۔ اس سے تعاون کا نظام متاثر نہیں ہوتا ہے، لیکن مقابلہ، جب کہ ابھی بھی موجود ہے، انجن کے نظام میں کم متعلقہ ہو جاتا ہے۔

تھرموڈینامک فائدہ

میکانزم کے مابین تعامل کو بے نقاب کرنے کے علاوہ، مصنفین نے اس بات پر بھی روشنی ڈالی کہ کس طرح ہم آہنگی کوانٹم مشینوں کی تھرموڈینامک کارکردگی کو متاثر کرتی ہے۔ میں شائع ہونے والے ایک تکمیلی مقالے میں جسمانی جائزہ A، مصنفین واضح کرتے ہیں کہ کس طرح ہم آہنگی پیدا ہونے والی فضول گرمی کی مقدار کو محدود کر سکتی ہے۔ کام کرنے والی مشین، انجن یا ریفریجریٹر کے لیے، اس کا مطلب ہے، معروف سے آگے کارنوٹ اوپری باؤنڈ، کارکردگی کے لئے ایک ناول کم پابند۔

طبیعیات دانوں کا کہنا ہے کہ کوانٹم میکینکس اور تھرموڈینامکس دونوں درست ہو سکتے ہیں۔

Thingna اور Vinjanampathy کے مطابق، یہ نتائج کوانٹم ٹیکنالوجیز کی تعمیر کے لیے براہ راست اثرات مرتب کریں گے جہاں بیرونی ڈرائیونگ اور باہمی تعاملات اہم ہیں۔ انہوں نے مزید کہا کہ کوانٹم سسٹمز میں تھرموڈینامکس اور مختلف قسم کے ہم آہنگی کے میکانزم کے درمیان رابطوں کو سمجھنا توانائی کی بچت والی مشینوں کی تعمیر اور ڈیزائن کے لیے بہت ضروری ہو گا جو تھرموڈینامک اصولوں پر کام کرتی ہیں۔ یہ کام، وہ نتیجہ اخذ کرتے ہیں، کوانٹم تھرموڈینامکس میں "کوانٹم" کے مختلف پہلوؤں کی پہیلی میں ایک اور ٹکڑا شامل کرتا ہے۔

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/competition-and-cooperation-affect-the-thermodynamic-performance-of-quantum-machines/