پروٹوکول بڑی اشیاء کی کوانٹم نوعیت کی جانچ کرنا آسان بنا سکتا ہے - فزکس ورلڈ

بڑی اشیاء کی کوانٹم نوعیت کی جانچ کے لیے ایک پروٹوکول - جو اصولی طور پر، کسی بھی بڑے پیمانے کی اشیاء کے لیے کام کر سکتا ہے - برطانیہ اور ہندوستان کے محققین نے تجویز کیا ہے۔ پروٹوکول کی ایک اہم خصوصیت یہ ہے کہ کوانٹم میکانکس بڑے پیمانے پر درست ہے یا نہیں یہ جانچنے کے لیے میکروسکوپک کوانٹم حالت بنانے کی ضرورت کو روکتا ہے۔ تاہم، بعض طبیعیات دان اس بات پر قائل نہیں ہیں کہ تحقیق ایک اہم پیش رفت ہے۔

کوانٹم میکینکس ایٹموں، مالیکیولز اور الیکٹران جیسے ذیلی ایٹمی ذرات کو بیان کرنے کا ایک شاندار کام کرتا ہے۔ تاہم، بڑی اشیاء عام طور پر کوانٹم رویے کو ظاہر نہیں کرتی ہیں جیسے کہ الجھنا اور سپرپوزیشن۔ اس کی وضاحت کوانٹم ڈیکوہرنس کے لحاظ سے کی جا سکتی ہے، جو اس وقت ہوتی ہے جب نازک کوانٹم ریاستیں شور مچانے والے ماحول کے ساتھ تعامل کرتی ہیں۔ اس کی وجہ سے میکروسکوپک نظام کلاسیکی طبیعیات کے مطابق برتاؤ کرتے ہیں۔

میکروسکوپک پیمانوں پر کوانٹم میکانکس کس طرح ٹوٹ جاتا ہے یہ نہ صرف نظریاتی طور پر دلچسپ ہے بلکہ ایک نظریہ تیار کرنے کی کوششوں کے لیے بھی اہم ہے جو البرٹ آئن سٹائن کے عمومی نظریہ اضافیت کے ساتھ کوانٹم میکانکس کو ہم آہنگ کرتا ہے۔ اس لیے طبیعیات دان ہمیشہ سے بڑی اشیاء میں کوانٹم رویے کا مشاہدہ کرنے کے خواہاں ہیں۔

زبردست چیلنج

میکروسکوپک کوانٹم سٹیٹس بنانا اور ان کو ان کے کوانٹم رویے کا مشاہدہ کرنے کے لیے کافی دیر تک محفوظ رکھنا ایک بہت بڑا چیلنج ہے جب ایٹموں یا مالیکیولز سے کہیں زیادہ بڑی چیزوں سے نمٹنا کسی جال میں بند ہے۔ درحقیقت، میکروسکوپک ڈرم ہیڈز (ہر 10 مائیکرون سائز میں) کی کوانٹم الجھن کو دو آزاد گروپوں کے ذریعہ - ایک امریکہ میں اور ایک فن لینڈ میں - کے طور پر منتخب کیا گیا تھا۔ طبیعیات کی دنیا سال 2021 کی پیش رفت ٹیموں کی تجرباتی صلاحیت کے لیے۔

نیا پروٹوکول لیگیٹ گارگ کی عدم مساوات سے متاثر ہے۔ یہ بیل کی عدم مساوات کی ایک ترمیم ہے، جو اس بات کا جائزہ لیتی ہے کہ آیا دو اشیاء کوانٹم میکانکی طور پر ان کی حالتوں کی پیمائش کے درمیان تعلق سے الجھی ہوئی ہیں۔ اگر بیل کی عدم مساوات کی خلاف ورزی کی جاتی ہے تو، پیمائشیں اتنی اچھی طرح سے منسلک ہیں کہ، اگر ان کی ریاستیں آزاد ہوتیں، تو معلومات کو اشیاء کے درمیان روشنی سے زیادہ تیزی سے سفر کرنا پڑتا۔ چونکہ superluminal کمیونیکیشن کو ناممکن سمجھا جاتا ہے، اس لیے خلاف ورزی کو کوانٹم اینگلمنٹ کے ثبوت کے طور پر سمجھا جاتا ہے۔

Leggett-Garg عدم مساوات اسی اصول کو ایک ہی چیز کی ترتیب وار پیمائش پر لاگو کرتی ہے۔ آبجیکٹ کی ایک خاصیت کو پہلے اس طرح سے ماپا جاتا ہے کہ - اگر یہ کلاسیکی (نان کوانٹم) آبجیکٹ ہے تو - غیر حملہ آور ہے۔ بعد میں، ایک اور پیمائش کی جاتی ہے. اگر شے ایک کلاسیکی ہستی ہے، تو پہلی پیمائش دوسری پیمائش کے نتائج کو تبدیل نہیں کرتی ہے۔ تاہم، اگر شے کی تعریف کوانٹم ویو فنکشن کے ذریعے کی گئی ہے، تو پیمائش کا عمل ہی اسے پریشان کر دے گا۔ نتیجے کے طور پر، یکے بعد دیگرے پیمائشوں کے درمیان ارتباط سے پتہ چل سکتا ہے کہ آیا شے کلاسیکی یا کوانٹم میکانکس کی پابندی کرتی ہے۔

دوہری نانو کرسٹل

2018 میں، نظریاتی طبیعیات دان سوگاٹو بوس یونیورسٹی کالج لندن میں اور ساتھیوں نے ٹھنڈے ہوئے نینو کرسٹل پر ایسا ٹیسٹ کرنے کی تجویز پیش کی جو آپٹیکل ہارمونک ٹریپ میں آگے پیچھے چلتی ہے۔ نانو کرسٹل کی پوزیشن کا تعین ٹریپ کے ایک طرف روشنی کی شہتیر کو مرکوز کرکے کیا جائے گا۔ اگر روشنی بغیر بکھرے گزرتی ہے تو چیز پھندے کے دوسری طرف ہوتی ہے۔ بعد میں ٹریپ کے اسی پہلو کو دیکھ کر، کوئی بھی اندازہ لگا سکتا ہے کہ لیگیٹ-گارگ کی عدم مساوات کی خلاف ورزی ہوئی ہے یا نہیں۔ اگر ایسا ہے تو، آبجیکٹ کی ابتدائی عدم کھوج نے اس کی کوانٹم حالت میں خلل ڈالا ہوگا، اور اس وجہ سے نانو کرسٹل کوانٹم رویے کو ظاہر کرے گا۔

بوس کا کہنا ہے کہ مسئلہ یہ ہے کہ ماس کو ٹریپ کے ایک ہی طرف دو بار ناپا جانا چاہیے۔ یہ صرف ان لوگوں کے لیے قابل عمل ہے جس میں دولن کی مختصر مدت ہوتی ہے کیونکہ کوانٹم حالت کو پوری پیمائش کے دوران مربوط رہنا چاہیے۔ تاہم، دلچسپی کے بڑے لوگوں کے پاس ایسے ادوار ہوں گے جو اس کے کام کرنے کے لیے بہت طویل ہیں۔ اب، بوس اور ساتھیوں نے تجویز پیش کی کہ دوسری پیمائش کسی ایسے مقام پر کی جائے کہ، اگر شے کلاسیکی میکانکس پر عمل کرتی ہے، تو اس کے پہنچنے کی توقع کی جاتی ہے۔

بوس کہتے ہیں، "اس جگہ جانا بہت بہتر ہے جہاں یہ اس کے معمول کے دوغلے ہونے کی وجہ سے جائے گا اور معلوم کریں کہ یہ اس جگہ کے بارے میں کتنا مختلف ہے۔"

اس اسکیم کا فائدہ یہ ہے کہ جب تک چیز ایک مربوط حالت میں رہتی ہے، کسی بھی کمیت کی اشیاء کے لیے تجربہ کرنا ممکن ہونا چاہیے کیونکہ کلاسیکی ہارمونک آسکیلیٹر کی متوقع پوزیشن کا حساب لگانا ہمیشہ ممکن ہوتا ہے۔ بڑی چیز کو الگ تھلگ کرنا زیادہ مشکل ہو جاتا ہے، لیکن بوس کا خیال ہے کہ یہ بظاہر کلاسیکی حالتیں غیر ملکی میکروسکوپک کوانٹم ریاستوں جیسے سپرپوزیشنز کے مقابلے شور کے لیے زیادہ مضبوط ہوں گی۔

ٹریکنگ سسٹم کا ارتقاء

کوانٹم طبیعیات دان ولٹکو ویڈرل آکسفورڈ یونیورسٹی اس بات سے اتفاق کرتی ہے کہ محققین کا نقطہ نظر ان تجربات سے فائدہ اٹھا سکتا ہے جو مقامی طور پر الگ الگ میکروسکوپک کوانٹم ریاستوں کو استعمال کرنے کی کوشش کرتے ہیں۔ تاہم، اس کا کہنا ہے کہ "ان پیمائشوں میں جو چیز اہم ہوتی ہے وہ اتنی ابتدائی حالت نہیں ہوتی ہے بلکہ پیمائش کی ترتیب ہے جو آپ کرتے ہیں،" اور یہ کہ پہلی پیمائش کے بعد نظام کے ارتقاء کا سراغ لگانا تاکہ ارتباط کا پتہ چل سکے۔ بالکل معمولی مسئلہ۔"

نانو کرسٹلز میں کوانٹم رویے کی پیمائش کیسے کریں۔

وہ بڑے پیمانے پر آزادی کے دعوے کے بارے میں بھی شکوک و شبہات کا شکار ہے۔ "میں عملی طور پر نہیں جانتا کہ یہ حاصل کرنا کتنا آسان ہے،" وہ کہتے ہیں، "لیکن یہ صرف سائز سے منسلک ہے، کیونکہ آپ کے جتنے زیادہ ذیلی نظام ہوں گے اتنا ہی آپ کو ماحول میں رساو پڑے گا۔"

ٹونی لیگیٹ (جس نے انوپم گرگ کے ساتھ 1980 کی دہائی میں عدم مساوات کو مشترکہ طور پر تیار کیا) کوانٹم میکانکس کی بنیادوں کے ماہر ہیں جنہوں نے سپر کنڈکٹیویٹی اور سپر فلوائڈز پر اپنے کام کے لئے 2003 کا نوبل انعام شیئر کیا۔ اب الینوائے یونیورسٹی میں ایمریٹس پروفیسر ہیں، وہ بوس اور ساتھیوں کے کام کے ساتھ ایک اور مسئلہ دیکھتے ہیں۔ "یہ بہت واضح ہے کہ یہ محققین اس بات پر قائل ہیں کہ کوانٹم میکینکس کام جاری رکھے گا - میں اتنا پر اعتماد نہیں ہوں،" وہ کہتے ہیں۔

تاہم، Leggett نوٹ کرتا ہے کہ کوانٹم میکانکس کے ٹوٹنے کے ثبوت کو طبیعیات کی کمیونٹی میں زیادہ تر لوگوں کی طرف سے تعبیر کیا جائے گا جو کہ ایک ناگوار پیمائش کی وجہ سے ہو سکتا ہے۔ معلوم ریاستوں پر تجربات کے برعکس – جس کا وہ حصہ رہا ہے – اس کا کہنا ہے کہ بوس اور ساتھی یہ جانچنے کا کوئی ذریعہ پیش نہیں کرتے ہیں کہ ان کی پیمائش کتنی ناگوار ہے، مثال کے طور پر، ریاستوں کے مختلف سیٹوں پر ایک ہی پیمائشی پروٹوکول کا استعمال کرتے ہوئے۔

تحقیق کو ایک مقالے میں بیان کیا گیا ہے جسے اشاعت کے لیے قبول کیا گیا ہے۔ جسمانی جائزہ لینے کے خطوط. A پری پرنٹ دستیاب ہے۔ arxiv.

• 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/protocol-could-make-it-easier-to-test-the-quantum-nature-of-large-objects/