کوانٹم سمیلیٹر مواد میں بڑے پیمانے پر الجھن کا تصور کرتا ہے - فزکس ورلڈ

آسٹریا میں طبیعیات دانوں نے کوانٹم فیلڈ تھیوری سے 50 سال پرانے تھیوریم کی بدولت کوانٹم مواد کے بڑے پیمانے پر الجھے ہوئے ڈھانچے پر معلومات نکالنے کا ایک تیز اور موثر طریقہ تلاش کیا ہے۔ نیا طریقہ کوانٹم انفارمیشن، کوانٹم کیمسٹری یا یہاں تک کہ ہائی انرجی فزکس جیسے شعبوں میں دروازے کھول سکتا ہے۔

کوانٹم اینگلمنٹ ایک ایسا رجحان ہے جس کے ذریعے ذرات کے جوڑ میں موجود معلومات کو ان کے درمیان ارتباط میں انکوڈ کیا جاتا ہے۔ انفرادی طور پر ذرات کی جانچ کر کے اس معلومات تک رسائی حاصل نہیں کی جا سکتی، اور یہ کوانٹم میکانکس کی ایک لازمی خصوصیت ہے، جو واضح طور پر کوانٹم کو کلاسیکی دنیا سے ممتاز کرتی ہے۔ کوانٹم کمپیوٹنگ اور کوانٹم کمیونیکیشن کے لیے اہم ہونے کے ساتھ ساتھ، الجھن غیر ملکی مواد کے ابھرتے ہوئے طبقے کی خصوصیات کو بہت زیادہ متاثر کرتی ہے۔ اس کی گہری تفہیم اس لیے سائنس دانوں کو مادی سائنس، کنڈینسڈ میٹر فزکس اور اس سے آگے کے مسائل کو سمجھنے اور حل کرنے میں مدد دے سکتی ہے۔

مسئلہ یہ ہے کہ الجھے ہوئے ذرات کی ایک بڑی تعداد کی اندرونی الجھن کے بارے میں جاننا بہت مشکل ہے، کیونکہ ارتباط کی پیچیدگی ذرات کی تعداد کے ساتھ تیزی سے بڑھ جاتی ہے۔ یہ پیچیدگی کلاسیکی کمپیوٹر کے لیے ایسے ذرات سے بنائے گئے مواد کی نقل کرنا ناممکن بنا دیتی ہے۔ کوانٹم سمیلیٹر اس کام کے لیے بہتر طور پر لیس ہیں، کیونکہ وہ اسی کفایتی پیچیدگی کی نمائندگی کر سکتے ہیں جس ہدف کے مواد کو وہ نقل کر رہے ہیں۔ تاہم، معیاری تکنیک کے ساتھ کسی مواد کی الجھن کی خصوصیات کو نکالنے کے لیے اب بھی بڑی تعداد میں پیمائش کی ضرورت ہوتی ہے۔

کوانٹم سمیلیٹر

سسٹم کے الجھنے کی طاقت کا اندازہ کرنے کے لیے اپنے نئے، زیادہ موثر طریقہ میں، یونیورسٹی آف انسبرک اور قریبی انسٹی ٹیوٹ آف کوانٹم آپٹکس اینڈ کوانٹم انفارمیشن (IQOQI) کے محققین نے مقامی درجہ حرارت کے لحاظ سے الجھن کی طاقت کی تشریح کی۔ اگرچہ کوانٹم مواد کے انتہائی الجھے ہوئے علاقے اس طریقہ کار میں "گرم" دکھائی دیتے ہیں، لیکن کمزور الجھے ہوئے علاقے "ٹھنڈے" دکھائی دیتے ہیں۔ اہم طور پر، اس مقامی طور پر مختلف درجہ حرارت کے میدان کی صحیح شکل کی پیش گوئی کوانٹم فیلڈ تھیوری کے ذریعے کی جاتی ہے، جس سے ٹیم کو درجہ حرارت کی پروفائلز کو پچھلے طریقوں سے زیادہ مؤثر طریقے سے ماپنے کے قابل بناتا ہے۔

الجھے ہوئے کوانٹم مواد کی تقلید کے لیے، Insbruck-IQOQI ٹیم نے 51 کا نظام استعمال کیا۔ ⁴⁰Ca⁺ لکیری پال ٹریپ کہلانے والے آلے کے دوہری برقی میدان کے ذریعہ ویکیوم چیمبر کے اندر جگہ پر رکھے ہوئے آئن۔ یہ سیٹ اپ ہر آئن کو انفرادی طور پر کنٹرول کرنے اور اس کی کوانٹم حالت کو اعلیٰ درستگی کے ساتھ پڑھنے کی اجازت دیتا ہے۔ محققین سسٹم اور ایک (کلاسیکی) کمپیوٹر کے درمیان فیڈ بیک لوپ رکھ کر صحیح درجہ حرارت کے پروفائلز کا تیزی سے تعین کر سکتے ہیں جو مسلسل نئے پروفائلز بنا رہا ہے اور تجربہ میں اصل پیمائش کے ساتھ ان کا موازنہ کر رہا ہے۔ اس کے بعد انہوں نے نظام کی توانائی جیسی خصوصیات کو نکالنے کے لیے پیمائش کی۔ آخر میں، انہوں نے "درجہ حرارت" پروفائلز کا مطالعہ کرکے نظام کی ریاستوں کے اندرونی ڈھانچے کی چھان بین کی، جس نے انہیں الجھن کا تعین کرنے کے قابل بنایا۔

گرم اور سرد علاقے

ٹیم نے جو درجہ حرارت پروفائلز حاصل کیے ہیں وہ ظاہر کرتے ہیں کہ وہ علاقے جو ارد گرد کے ذرات کے ساتھ مضبوطی سے جڑے ہوئے ہیں انہیں "گرم" (یعنی انتہائی الجھے ہوئے) سمجھا جا سکتا ہے اور جو بہت کم تعامل کرتے ہیں انہیں "سرد" (کمزور الجھے ہوئے) سمجھا جا سکتا ہے۔ محققین نے اس بات کی بھی تصدیق کی، پہلی بار، کوانٹم فیلڈ تھیوری کی پیشین گوئیاں جیسا کہ مادوں کی زمینی حالتوں (یا کم درجہ حرارت کی حالتوں) کے مطابق بیسوگنانو-وِچ مین تھیوریم کے ذریعے کی گئی تھی، جسے پہلی بار 1975 میں کچھ لورینٹز تبدیلیوں سے متعلق ایک طریقہ کے طور پر پیش کیا گیا تھا۔ اسپیس ٹائم میں چارج، برابری اور وقت میں تبدیلیوں تک۔ اس کے علاوہ، طریقہ نے انہیں کمزور طور پر الجھی ہوئی زمینی حالتوں سے کوانٹم مواد کی مضبوطی سے الجھی ہوئی پرجوش حالتوں تک کراس اوور کو دیکھنے کے قابل بنایا۔

ٹیم لیڈر پیٹر زولر، جو انزبرک اور IQOQI دونوں جگہوں پر عہدوں پر فائز ہیں، کہتے ہیں کہ نتائج اور تکنیک - کوانٹم سمیلیٹر پر چلنے والے کوانٹم پروٹوکولز - ان کو حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، عام طور پر کوانٹم مواد کی تخروپن پر لاگو ہوتے ہیں۔ اس وجہ سے، ان کا خیال ہے کہ وہ کوانٹم انفارمیشن سائنس اور ٹکنالوجی کے ساتھ ساتھ کوانٹم سمولیشن کے لیے بھی وسیع اہمیت رکھتے ہیں۔ "مستقبل کے تجربات کے لیے ہم یہ دوسرے پلیٹ فارمز اور مزید پیچیدہ/دلچسپ ماڈل سسٹمز کے ساتھ کرنا چاہیں گے،" وہ بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا۔ "ہمارے اوزار اور تکنیک بہت عام ہیں۔"

الجھن گرم اور گندا ہو جاتا ہے

مارسیلو ڈالمونٹےاٹلی میں عبدالسلام انٹرنیشنل سینٹر فار تھیوریٹیکل فزکس کے ماہر طبیعیات جو اس تحقیق میں شامل نہیں تھے، نتائج کو "ایک حقیقی زمینی توڑنے والا" کہتے ہیں۔ ان کے خیال میں، یہ طریقہ اس کی مکمل پیچیدگی سے پردہ اٹھا کر ہماری تجرباتی طور پر قابل جانچ سمجھ بوجھ کو ایک نئی سطح پر لے آتا ہے۔ وہ یہ بھی سوچتا ہے کہ یہ تکنیک الجھن اور جسمانی مظاہر کے درمیان تعلق کے بارے میں ہماری سمجھ کو بہتر بنائے گی، اور نظریاتی طبیعیات کے اہم سوالات کو حل کرنے کے لیے اسے استعمال کرنے کے امکان سے پرجوش ہے، جیسا کہ مخلوط ریاستوں کے لیے آپریٹر الجھنے کے ڈھانچے کی بہتر تفہیم تک پہنچنا۔ دریافت کرنے کا ایک اور ممکنہ علاقہ مادے کے ٹکڑوں کے درمیان باہمی الجھاؤ ہوسکتا ہے، حالانکہ ڈالمونٹے نے مزید کہا کہ اس کے لیے پروٹوکول میں مزید بہتری کی ضرورت ہوگی، بشمول اس کی توسیع پذیری کو بڑھانا۔

تحقیق میں بیان کیا گیا ہے۔ فطرت، قدرت.

• 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/quantum-simulator-visualizes-large-scale-entanglement-in-materials/