الجھے ہوئے آئنوں نے طویل فاصلے کا ریکارڈ قائم کیا - فزکس ورلڈ

نقطہ A سے B تک معلومات بھیجنے کے لیے روشنی اور نظری ریشوں کا استعمال کرنا آج ایک معیاری عمل ہے، لیکن کیا ہوگا اگر ہم "بھیجنے اور لے جانے" کے مراحل کو مکمل طور پر چھوڑ دیں اور صرف معلومات کو فوری طور پر پڑھ سکیں؟ کوانٹم اینگلمنٹ کی بدولت یہ خیال اب افسانے کا کام نہیں رہا بلکہ جاری تحقیق کا موضوع ہے۔ آئنوں جیسے دو کوانٹم ذرات کو الجھا کر، سائنس دان انہیں ایک نازک مشترکہ حالت میں ڈال سکتے ہیں جہاں ایک ذرہ کی پیمائش دوسرے کے بارے میں ان طریقوں سے معلومات فراہم کرتی ہے جو کلاسیکی طور پر ناممکن ہو گی۔

یونیورسٹی آف انسبرک، آسٹریا کے محققین نے اب اس مشکل الجھن کے عمل کو دو کیلشیم آئنوں پر انجام دیا ہے جو آپٹیکل گہاوں میں 230 میٹر کے فاصلے پر پھنسے ہوئے ہیں - جو تقریباً دو فٹ بال پچوں کے برابر ہے - اور 520 میٹر طویل آپٹیکل فائبر کے ذریعے جڑے ہوئے ہیں۔ یہ علیحدگی پھنسے ہوئے آئنوں کے لیے ایک ریکارڈ ہے اور ان کوانٹم ذرات کی بنیاد پر کوانٹم کمیونیکیشن اور کمپیوٹیشن سسٹم میں ایک سنگ میل قائم کرتی ہے۔

کوانٹم نیٹ ورک کی طرف

کوانٹم نیٹ ورک کوانٹم کمیونیکیشن سسٹم کی ریڑھ کی ہڈی ہیں۔ ان کے پرکشش مقامات میں سے ایک یہ ہے کہ وہ میٹرولوجی سے لے کر نیویگیشن تک کی ایپلی کیشنز کے لیے درست سینسنگ اور وقت کی پیمائش کو بڑھاتے ہوئے دنیا کو بے مثال کمپیوٹنگ طاقت اور سیکیورٹی سے جوڑ سکتے ہیں۔ اس طرح کے کوانٹم نیٹ ورک کوانٹم کمپیوٹرز پر مشتمل ہوں گے - نوڈس - فوٹون کے تبادلے کے ذریعے جڑے ہوئے ہیں۔ یہ تبادلہ خالی جگہ میں کیا جا سکتا ہے، اسی طرح روشنی کیسے خلا سے سورج سے ہماری آنکھوں تک سفر کرتی ہے۔ متبادل طور پر، فوٹون کو آپٹیکل فائبرز کے ذریعے بھیجا جا سکتا ہے جیسا کہ انٹرنیٹ، ٹیلی ویژن اور فون سروسز کے لیے ڈیٹا منتقل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

پھنسے ہوئے آئنوں پر مبنی کوانٹم کمپیوٹر دو وجوہات کی بناء پر کوانٹم نیٹ ورکس اور کوانٹم کمیونیکیشن کے لیے ایک امید افزا پلیٹ فارم پیش کرتے ہیں۔ ایک یہ کہ ان کی کوانٹم ریاستوں کو کنٹرول کرنا نسبتاً آسان ہے۔ دوسرا یہ کہ یہ ریاستیں بیرونی ہنگامہ آرائیوں کے خلاف مضبوط ہیں جو نوڈس کے درمیان اور اس میں موجود معلومات میں خلل ڈال سکتی ہیں۔

پھنسے ہوئے کیلشیم آئنز

تازہ ترین کام میں، تحقیقاتی ٹیموں کی قیادت میں ٹریسی نارتھ اپ اور بین لینون انزبرک میں پال ٹریپس میں کیلشیم آئن پھنسے ہوئے ہیں - ایک برقی فیلڈ کنفیگریشن جو آئن پر ایک قوت پیدا کرتی ہے، اسے ٹریپ کے بیچ میں بند کر دیتی ہے۔ کیلشیم آئن اس لیے دلکش ہیں کیونکہ ان کا ایک سادہ الیکٹرانک ڈھانچہ ہے اور وہ شور کے خلاف مضبوط ہیں۔ "وہ کوانٹم نیٹ ورکس کے لیے درکار ٹیکنالوجی کے ساتھ مطابقت رکھتے ہیں۔ اور وہ آسانی سے پھنس جاتے ہیں اور ٹھنڈے ہوتے ہیں، اس لیے قابل توسیع کوانٹم نیٹ ورکس کے لیے موزوں ہیں،" بتاتے ہیں ماریہ گلی، انسبرک میں پی ایچ ڈی کا ایک طالب علم جو اس کام میں شامل تھا، جس کی تفصیل میں بیان کیا گیا ہے۔ جسمانی جائزہ لینے کے خطوط.

محققین نے دو الگ الگ آپٹیکل گہاوں میں سے ہر ایک کے اندر ایک پھنسے ہوئے آئن کو رکھ کر شروع کیا۔ یہ گہا آئینے کے جوڑوں کے درمیان خالی جگہیں ہیں جو ان کے درمیان اچھالنے والی روشنی کی فریکوئنسی کے عین مطابق کنٹرول اور ٹیوننگ کی اجازت دیتی ہیں (اوپر تصویر دیکھیں)۔ یہ سخت کنٹرول آئن کی معلومات کو فوٹون سے جوڑنے یا الجھانے کے لیے بہت اہم ہے۔

دو گہاوں میں سے ہر ایک میں آئن فوٹون سسٹم کو الجھانے کے بعد - نیٹ ورک کے نوڈس - محققین نے الجھے ہوئے نظام کی خصوصیت کے لئے ایک پیمائش کی۔ جبکہ پیمائش الجھن کو ختم کر دیتی ہے، محققین کو اس مرحلے کو بہتر بنانے کے لیے اس عمل کو متعدد بار دہرانا پڑا۔ فوٹون، ہر ایک کیلشیم آئنوں میں سے ایک کے ساتھ الجھا ہوا ہے، پھر آپٹیکل فائبر کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے جو دو نوڈس کو جوڑتا ہے، جو علیحدہ عمارتوں میں واقع ہیں۔

معلومات کا تبادلہ

اگرچہ محققین فوٹون کو خالی جگہ پر منتقل کر سکتے تھے، ایسا کرنے سے کئی شور ذرائع کی وجہ سے آئن فوٹون کے الجھنے میں خلل پڑنے کا خطرہ ہوتا۔ آپٹیکل فائبرز، اس کے برعکس، کم نقصان ہوتے ہیں، اور وہ فوٹون کو بھی بچاتے ہیں اور ان کے پولرائزیشن کو محفوظ رکھتے ہیں، جس سے نوڈس کے درمیان طویل علیحدگی ہوتی ہے۔ تاہم، وہ مثالی نہیں ہیں. "ہم نے پولرائزیشن میں کچھ تبدیلیوں کا مشاہدہ کیا۔ اس وجہ سے، ہم ہر 20 منٹ میں فائبر کی پولرائزیشن گردش کو نمایاں کریں گے اور اس کے لیے درست کریں گے۔ Galli کہتے ہیں.

دونوں فوٹون اپنے متعلقہ آئن فوٹون سسٹمز کی معلومات کا تبادلہ ایک ایسے عمل کے ذریعے کرتے ہیں جسے فوٹون بیل اسٹیٹ پیمائش (PBSM) کہا جاتا ہے۔ اس ریاستی انتخابی پتہ لگانے کی تکنیک میں، فوٹونز کی لہر کے افعال کو اوورلیپ کیا جاتا ہے، جس سے ایک مداخلت کا نمونہ بنتا ہے جسے چار فوٹو ڈیٹیکٹرز سے ماپا جا سکتا ہے۔

فوٹو ڈیٹیکٹرز پر ناپے گئے سگنلز کو پڑھ کر، محققین بتا سکتے ہیں کہ آیا فوٹون کے ذریعے لے جانے والی معلومات - ان کی پولرائزیشن حالت - ایک جیسی ہے یا نہیں۔ نتائج کے مماثل جوڑے (یا تو افقی یا عمودی پولرائزیشن ریاستیں) نتیجتاً دور دراز کے آئنوں کے درمیان الجھنے کی نسل کا اعلان کرتے ہیں۔

کامیاب الجھنوں کے لیے تجارتی بندش

محققین کو آئنوں کے درمیان الجھن پیدا کرنے کے لیے کئی عوامل کو متوازن کرنا پڑا۔ ایک وقت کی کھڑکی ہے جس میں وہ فوٹون کی آخری مشترکہ پیمائش کرتے ہیں۔ اس وقت کی کھڑکی جتنی لمبی ہوگی، محققین کے پاس فوٹوون کا پتہ لگانے کے اتنے ہی زیادہ امکانات ہوں گے - لیکن تجارت کا یہ نتیجہ ہے کہ آئن کم الجھے ہوئے ہیں۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ ان کا مقصد ایک ہی وقت میں آنے والے فوٹون کو پکڑنا ہے، اور لمبے وقت کی کھڑکی کی اجازت دینے سے وہ فوٹونز کا پتہ لگاسکتے ہیں جو دراصل مختلف اوقات میں پہنچے تھے۔

تھری نوڈ کوانٹم نیٹ ورک اپنا آغاز کرتا ہے۔

لہذا محققین کو احتیاط سے جانچنے کی ضرورت ہے کہ وہ ایک مقررہ وقت کی کھڑکی کے لیے کتنی الجھنیں حاصل کرنے میں کامیاب ہوئے۔ 1 مائیکرو سیکنڈ کی ٹائم ونڈو میں، انہوں نے تجربہ کو 13 ملین سے زیادہ بار دہرایا، جس سے 555 پتہ لگانے کے واقعات پیش آئے۔ اس کے بعد انہوں نے باہمی تعلق کو جانچنے کے لیے ہر نوڈ پر آئنوں کی حالت کو آزادانہ طور پر ناپا، جو 88٪ تھا۔ گیلی کا کہنا ہے کہ "ہمارا حتمی پیمائش کا مرحلہ درحقیقت دونوں آئنوں کی حالت کی پیمائش کرنا ہے تاکہ اس بات کی تصدیق کی جا سکے کہ ریاست کا متوقع ارتباط موجود ہے۔" "یہ اس بات کی تصدیق کرتا ہے کہ ہم دو آئنوں کے درمیان الجھن پیدا کرنے میں کامیاب ہو گئے ہیں۔"

سپرنٹ سے میراتھن تک

فٹ بال کی دو پچیں ایک بڑے فاصلے کی طرح لگ سکتی ہیں جس پر ایک غیر یقینی کوانٹم الجھی ہوئی حالت پیدا کرنا ہے، لیکن انسبرک ٹیم کے بڑے منصوبے ہیں۔ آئنوں کے درمیان معلومات کو منتقل کرنے کے لیے استعمال ہونے والے فوٹون کی طول موج میں اضافہ جیسی تبدیلیاں کرکے، محققین کو امید ہے کہ وہ 50 کلومیٹر کا زیادہ فاصلہ طے کریں گے - میراتھن سے زیادہ طویل۔

جب کہ دیگر تحقیقی گروپوں نے پہلے بھی غیر جانبدار ایٹموں کا استعمال کرتے ہوئے طویل فاصلے پر الجھنے کا مظاہرہ کیا ہے، آئن پر مبنی پلیٹ فارم کے کچھ فوائد ہیں۔ گیلی نے نوٹ کیا کہ پھنسے ہوئے آئنوں کے ساتھ انجام دیے گئے کوانٹم گیٹس کی وفاداریاں ایٹموں پر کیے جانے والے کوانٹم گیٹس سے بہتر ہیں، بنیادی طور پر اس لیے کہ آئنوں کے درمیان تعاملات ایٹموں کے درمیان تعاملات سے زیادہ مضبوط اور مستحکم ہوتے ہیں اور آئنوں کا ہم آہنگی کا وقت بہت طویل ہوتا ہے۔

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 ڈیٹا انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ایڈریین ایشلے کے ساتھ مستقبل کا نقشہ بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• PREIPO® کے ساتھ PRE-IPO کمپنیوں میں حصص خریدیں اور بیچیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/entangled-ions-set-long-distance-record/