کوانٹم ایرر تصحیح کوانٹم ٹیلی اسکوپس کو فعال کرے گی۔

آسٹریلیا اور سنگاپور کے محققین ایک نئی کوانٹم تکنیک پر کام کر رہے ہیں جو آپٹیکل VLBI کو بڑھا سکتی ہے۔ اسے Stimulated Raman Adiabatic Passage (STIRAP) کے نام سے جانا جاتا ہے، جو کوانٹم معلومات کو بغیر کسی نقصان کے منتقل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ جب کوانٹم ایرر تصحیح کوڈ میں نقوش کیا جاتا ہے، تو یہ تکنیک VLBI کے مشاہدات کو پہلے ناقابل رسائی طول موج میں اجازت دے سکتی ہے۔ ایک بار اگلی نسل کے آلات کے ساتھ مربوط ہونے کے بعد، یہ تکنیک بلیک ہولز، ایکسپوپلینٹس، نظام شمسی اور دور دراز ستاروں کی سطحوں کے مزید تفصیلی مطالعہ کی اجازت دے سکتی ہے۔

انٹرفیومیٹری تکنیک ایک سے زیادہ دوربینوں سے روشنی کو یکجا کرنے پر مشتمل ہے تاکہ کسی شے کی تصاویر بنائیں جو بصورت دیگر حل کرنا بہت مشکل ہوگا۔ بہت لمبی بیس لائن انٹرفیومیٹری سے مراد ریڈیو فلکیات میں استعمال ہونے والی ایک مخصوص تکنیک ہے جہاں فلکیاتی ریڈیو ماخذ (بلیک ہولز، کواسرز، پلسر، ستارہ بنانے والے نیبولا وغیرہ) کے سگنلز کو ان کی ساخت اور سرگرمی کی تفصیلی تصاویر بنانے کے لیے ملایا جاتا ہے۔ حالیہ برسوں میں، VLBI نے ستاروں کی انتہائی تفصیلی تصاویر حاصل کی ہیں جو Sagitarrius A* (Sgr A*)، SMBH ہماری کہکشاں کے مرکز میں گردش کرتے ہیں۔

ہم مائکروویو میں پہلے سے ہی بڑی بیس لائن انٹرفیومیٹری کر سکتے ہیں۔ تاہم، آپٹیکل فریکوئنسیوں میں یہ کام بہت مشکل ہو جاتا ہے، کیونکہ تیز ترین الیکٹرانکس بھی ان فریکوئنسیوں پر برقی میدان کے دوغلوں کی براہ راست پیمائش نہیں کر سکتی۔

وہ جس عمل کا تصور کرتے ہیں اس میں ستاروں کی روشنی کو "تاریک" جوہری حالتوں میں جوڑنا شامل ہوگا جو شعاع نہیں کرتی ہیں۔ ہوانگ نے کہا کہ اگلا مرحلہ روشنی کو کوانٹم ایرر کریکشن (QEC) کے ساتھ جوڑنا ہے، یہ ایک تکنیک ہے جو کوانٹم کمپیوٹنگ میں استعمال کی جاتی ہے تاکہ کوانٹم معلومات کو decoherence اور دیگر "کوانٹم شور" کی وجہ سے ہونے والی غلطیوں سے بچایا جا سکے۔

Arxiv - کوانٹم ایرر تصحیح کے ساتھ امیجنگ ستارے۔

پورے سیارے پر دوربینوں سے روشنی کو یکجا کرنے سے دوسرے نظام شمسی میں سیاروں کی براہ راست تصویر کشی کی جا سکے گی۔ ستارے کی روشنی کو ڈھالنے کی ضرورت ہوگی تاکہ ہم exoplanet کو تفصیل سے دیکھ سکیں۔

زمین پر مبنی بڑی دوربینوں کے لیے خلا پر مبنی ستاروں کے شیڈز بنانے کا کام جاری ہے۔ دوسرے محققین ایک انتہائی ہلکا پھلکا ری ڈیزائن تیار کرنے پر کام کر رہے ہیں جسے خلا میں بنایا یا جمع کیا جا سکتا ہے۔

دسیوں کے ساتھ کوانٹم کمپیوٹرز ہیں – یا جلد ہی سینکڑوں – کیوبٹس دستیاب ہو رہے ہیں۔ بہت زیادہ تحقیقی کوششوں نے ایسے شور مچانے والے انٹرمیڈیٹ اسکیل کوانٹم (NISQ) آلات کے استعمال پر توجہ مرکوز کی ہے تاکہ کلاسیکی کمپیوٹرز کو پیچھے چھوڑنے کی صلاحیتوں کا مظاہرہ کیا جاسکے۔ یہاں، ہم نے امیجنگ کے لیے اس طرح کے NISQ ڈیوائس کے لیے ایک درخواست تجویز کی ہے، جہاں ہم موصول ہونے والی اسٹار لائٹ میں انکوڈ شدہ معلومات کی حفاظت کرتے ہیں۔ غالب شور کی قسم کے لیے — dephasing — ہم یہ ظاہر کرتے ہیں کہ ایک سادہ ریپیٹیشن کوڈ استعمال کر کے بھی ایک اہم فائدہ حاصل کیا جا سکتا ہے۔ شور کی قسموں کے لیے (حتی کہ مخالف بھی) جو qubits کے ایک خاص حصے تک خراب ہو جاتی ہیں۔

دوربین کے محققین نے حد —9.4%— تلاش کی جس کے لیے کوانٹم فشر کی معلومات کو محفوظ کیا جا سکتا ہے۔ یہ حد کوانٹم کمپیوٹیشن کے لیے درکار حد سے نمایاں طور پر کم سخت ہے۔ خالص dephasing کے لیے، وہ غلطی کی شرح کو 50% تک برداشت کر سکتے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ کوانٹم ایرر درست شدہ دوربینیں غلطی سے درست شدہ کوانٹم کمپیوٹرز سے زیادہ آسان ہیں۔

وہ توقع کرتے ہیں کہ فالٹ ٹولرنٹ کوانٹم کمپیوٹیشن کے نظریہ پر فائدہ اٹھاتے ہوئے، ان کی اسکیم نامکمل QEC آپریشن کے باوجود بھی اعلی QFI حاصل کر سکتی ہے۔