کوانٹم سائنسدان درست طریقے سے بجلی کی سطح کو معمول سے ایک ٹریلین گنا کم کرتے ہیں: ایک نیا آلہ بے مثال درستگی اور حساسیت کے ساتھ طاقت کی سطح کی پیمائش کر سکتا ہے، جو کوانٹم ٹیکنالوجیز کے لیے ایک بڑا قدم پیش کرتا ہے۔

انتہائی کم طاقت کی پیمائش

کوانٹم سائنس زیادہ تر انتہائی کم درجہ حرارت پر ہوتی ہے جن کو ڈائلیشن ریفریجریٹرز کہتے ہیں۔ تجربات کو توانائی کی چھوٹی سطحوں پر بھی کرنا پڑتا ہے – ایک فوٹان کی توانائی کی سطح تک یا اس سے بھی کم۔ محققین کو ان انتہائی کم توانائی کی سطحوں کو ہر ممکن حد تک درست طریقے سے ناپنا ہوگا، جس کا مطلب یہ ہے کہ گرمی کا حساب کتاب بھی ہے – کوانٹم آلات کے لیے ایک مستقل مسئلہ۔

کوانٹم تجربات میں حرارت کی پیمائش کرنے کے لیے، سائنسدان ایک خاص قسم کا تھرمامیٹر استعمال کرتے ہیں جسے بولومیٹر کہتے ہیں۔ ایک غیر معمولی طور پر درست بولومیٹر حال ہی میں Aalto میں Mikko Möttönen کی قیادت میں ایک ٹیم نے تیار کیا تھا، جو Aalto اور VTT میں کوانٹم ٹیکنالوجی کے ایسوسی ایٹ پروفیسر تھے، لیکن ڈیوائس میں اس سے زیادہ غیر یقینی صورتحال تھی جس کی ان کی امید تھی۔ اگرچہ اس نے انہیں طاقت کی نسبتہ سطح کا مشاہدہ کرنے کے قابل بنایا، لیکن وہ توانائی کی مطلق مقدار کا بالکل درست تعین نہیں کر سکے۔

نئی تحقیق میں، Möttönen کی ٹیم نے بولومیٹر کو بہتر بنانے کے لیے کوانٹم ٹیکنالوجی کمپنیوں Bluefors اور IQM، اور فن لینڈ کے VTT ٹیکنیکل ریسرچ سینٹر کے محققین کے ساتھ کام کیا۔

‘ہم نے بولومیٹر میں ایک ہیٹر شامل کیا، تاکہ ہم معلوم ہیٹر کرنٹ لگا سکیں اور وولٹیج کی پیمائش کر سکیں۔ چونکہ ہم بجلی کی درست مقدار کو جانتے ہیں جو ہم ہیٹر میں ڈال رہے ہیں، ہم ہیٹر کی طاقت کے خلاف ان پٹ ریڈی ایشن کی طاقت کو کیلیبریٹ کر سکتے ہیں۔ نتیجہ یہ ہے کہ کم درجہ حرارت پر کام کرنے والا خود کیلیبریٹنگ بولومیٹر ہے، جو ہمیں کرائیوجینک درجہ حرارت پر مطلق طاقتوں کی درست پیمائش کرنے کی اجازت دیتا ہے،’ Möttönen کہتے ہیں۔

بلیوفورس میں کوانٹم ایپلی کیشنز کے ڈائریکٹر رسل لیک کے مطابق، نیا بولومیٹر مائیکرو ویو پاور کی پیمائش میں ایک اہم قدم ہے۔

‘کمرشل پاور سینسرز عام طور پر ایک ملی واٹ کے پیمانے پر طاقت کی پیمائش کرتے ہیں۔ یہ بولومیٹر ایک فیمٹو واٹ یا اس سے کم پر درست اور قابل اعتماد طریقے سے کرتا ہے۔ یہ عام پاور کیلیبریشن میں استعمال ہونے والی طاقت سے ٹریلین گنا کم طاقت ہے۔’

گہرے اور چوڑے پیمانے دونوں کو ڈھانپنا

Möttönen وضاحت کرتا ہے کہ نیا بولومیٹر کوانٹم کمپیوٹرز کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے۔ ‘درست نتائج کے لیے، کیوبٹس کو کنٹرول کرنے کے لیے استعمال ہونے والی پیمائش کی لکیریں بہت کم درجہ حرارت پر، کسی بھی تھرمل فوٹوون اور اضافی تابکاری سے خالی ہونی چاہئیں۔ اب اس بولومیٹر کے ساتھ، ہم اصل میں اس تابکاری کے درجہ حرارت کو کوئبٹ سرکٹری کی مداخلت کے بغیر پیمائش کر سکتے ہیں،’ وہ کہتے ہیں۔

بولومیٹر تعدد کی ایک بہت وسیع رینج کا بھی احاطہ کرتا ہے۔

‘سینسر براڈ بینڈ ہے، جس کا مطلب ہے کہ یہ پیمائش کر سکتا ہے کہ مختلف تعدد میں جذب ہونے والی طاقت کیا ہے۔ یہ کوانٹم ٹکنالوجی میں نہیں دیا گیا ہے کیونکہ عام طور پر سینسر ایک بہت ہی تنگ بینڈ تک محدود ہوتے ہیں، ” بلیوفورس کے ایک سائنسدان جین فلپ جیرارڈ کہتے ہیں جو اس سے قبل آلٹو میں بھی ڈیوائس پر کام کر چکے ہیں۔

ٹیم کا کہنا ہے کہ بولومیٹر کوانٹم ٹیکنالوجی کے شعبوں میں ایک بڑا فروغ فراہم کرتا ہے۔

مائکروویو کی پیمائش وائرلیس مواصلات، ریڈار ٹیکنالوجی، اور بہت سے دوسرے شعبوں میں ہوتی ہے۔ ان کے پاس درست پیمائش کرنے کے طریقے ہیں، لیکن کوانٹم ٹیکنالوجی کے لیے انتہائی کمزور مائکروویو سگنلز کی پیمائش کرتے وقت ایسا کرنے کا کوئی طریقہ نہیں تھا۔ بولومیٹر ایک جدید تشخیصی آلہ ہے جو اب تک کوانٹم ٹیکنالوجی ٹول باکس سے غائب ہے،’ لیک کا کہنا ہے۔

یہ کام Aalto یونیورسٹی اور Bluefors کے درمیان ہموار تعاون کا نتیجہ ہے، جو کہ اکیڈمی اور انڈسٹری کی ایک بہترین مثال ہے جو ایک دوسرے کی طاقتوں کی تکمیل کرتی ہے۔ ڈیوائس کو Aalto کے کوانٹم کمپیوٹنگ اینڈ ڈیوائسز (QCD) گروپ میں تیار کیا گیا تھا، جو اکیڈمی آف فن لینڈ سینٹر آف ایکسی لینس ان کوانٹم ٹیکنالوجی (QTF) کا حصہ ہے۔ انہوں نے مائیکرونووا کلین رومز استعمال کیے جن کا تعلق قومی تحقیقی انفراسٹرکچر OtaNano سے ہے۔ Aalto میں پہلے تجربات کے بعد سے، Bluefors نے ان آلات کو اپنی صنعتی سہولیات میں بھی کامیابی سے آزمایا ہے۔

Möttönen کا کہنا ہے کہ ‘اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ یہ صرف یونیورسٹی کی لیب میں خوش قسمتی کا وقفہ نہیں ہے، بلکہ ایسی چیز ہے جس سے کوانٹم ٹیکنالوجی میں کام کرنے والے صنعتی اور تعلیمی پیشہ ور افراد فائدہ اٹھا سکتے ہیں۔’