Pakistan Affairs

Tag: quantum

  • Researchers take a step towards turning interactions that normally ruin quantum information into a way of protecting it: A new method for predicting the behavior of quantum devices provides a crucial tool for real-world applications of quantum technology

    محققین نے اپنے ماحول کے ساتھ مل کر بہت سے جسمانی کوانٹم سسٹم کے رویے کی پیشن گوئی کرنے کا ایک طریقہ تلاش کیا ہے۔ یہ کام کوانٹم ڈیوائسز میں کوانٹم معلومات کی حفاظت کے لیے ایک طریقہ کی نمائندگی کرتا ہے، جو کوانٹم ٹیکنالوجی کی حقیقی دنیا کی ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہے۔

    میں شائع ہونے والی ایک تحقیق میں جسمانی جائزہ کے خطوط، فن لینڈ میں آلٹو یونیورسٹی اور چین میں آئی اے ایس سنگھوا یونیورسٹی کے محققین نے یہ پیش گوئی کرنے کے ایک نئے طریقے کی اطلاع دی ہے کہ کوانٹم سسٹمز، جیسے ذرات کے گروپ، بیرونی ماحول سے منسلک ہونے پر کیسے برتاؤ کرتے ہیں۔ عام طور پر، کوانٹم کمپیوٹر جیسے سسٹم کو اس کے ماحول سے جوڑنے سے ڈیکوہرنس اور لیک ہو جاتے ہیں، جو سسٹم کے اندر کیا ہو رہا ہے اس کے بارے میں کسی بھی معلومات کو برباد کر دیتے ہیں۔ اب، محققین نے ایک تکنیک تیار کی ہے …



    >Source link>

    >>Join our Facebook page From top right corner. <<

  • Novel quantum entanglement lets researchers spy on atomic nuclei: Study finds different types of particles can undergo quantum interference

    Researchers at the Brookhaven National Laboratory in New York have discovered a new kind of quantum entanglement using the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). This phenomenon is described as an invisible link that connects distant objects, meaning that if two particles are entangled on a quantum level, measuring the quantum state of one particle reveals the quantum state of the other, no matter where it is in the universe. The study, published in the journal Science Advances, revealed that particles of all different kinds are able to interact with one another and interfere in a variety of patterns. This could potentially lead to advancements in quantum computing, quantum chemistry and astrophysics. The team hopes to extend their work by mapping the depths of other kinds of quantum objects. This work was supported by the U.S. Department of Energy Office of Science, the U.S. National Science Foundation and other organizations.

    A new study has revealed that nuclear physicists have found a way to peer inside the deepest recesses of atomic nuclei using the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) at the Brookhaven National Laboratory in New York. The team discovered a new kind of quantum entanglement, a phenomenon that connects distant objects and allows for the measurement of the quantum state of one particle to reveal the quantum state of the other. This could lead to advancements in quantum computing, quantum chemistry and astrophysics. The study was supported by the U.S. Department of Energy Office of Science, the U.S. National Science Foundation and other organizations, and the team hopes to extend their work by mapping the depths of other kinds of quantum objects.



    Source link

    Join our Facebook page
    https://www.facebook.com/groups/www.pakistanaffairs.pk

  • U.K. quantum computing startup Quantum Motion raises $50.5M

    یوکے کوانٹم کمپیوٹنگ کمپنی کوانٹم موشن نے بوش وینچرز (RBVC) کی زیر قیادت فنڈنگ ​​کے ایکوئٹی راؤنڈ میں £42 ملین ($50.5 ملین) اکٹھے کیے ہیں، جس میں پورش، یو کے حکومت کے نیشنل سیکیورٹی اسٹریٹجک انویسٹمنٹ فنڈ (NSSIF) اور اضافی سرمایہ کاروں کی ایک میزبانی شامل ہے۔

    کوانٹم کمپیوٹنگ، غیر شروع کرنے والوں کے لیے، کوانٹم میکینکس سے مستعار اصولوں پر بناتی ہے، جس میں ایٹموں کی بجائے کوانٹم بٹس (کوبٹس) پر توجہ دی جاتی ہے، امید افزا پیش قدمی وقت کے ایک حصے میں پیچیدہ حسابات کر کے کمپیوٹر کے ساتھ کیا ممکن ہے۔ استعمال کے معاملات میں منشیات کی نئی دریافتوں کو تیز کرنا، یا AI ایپلی کیشنز کے لیے درکار ڈیٹا پروسیسنگ کی وسیع مقدار کو طاقت دینا شامل ہو سکتا ہے۔

    کوانٹم موشن کے سی ای او جیمز پیلس ڈماک نے ٹیک کرنچ کو سمجھایا کہ \”کوانٹم کمپیوٹرز آج کل کمپیوٹرز کے لیے بالکل مختلف طریقوں سے سوچیں گے۔\” \”ایک سپر کمپیوٹر کو ہزاروں سال درکار مسائل کو کوانٹم کمپیوٹر منٹوں میں حل کر سکتا ہے۔ سب سے جلد اثر مادی سائنس سے متعلق شعبوں پر پڑے گا جن میں توانائی کے مواد، کیمسٹری جیسے منشیات کی دریافت، یا اصلاح – ممکنہ طور پر لاجسٹکس اور ٹرانسپورٹ تک پھیلی ہوئی ہے۔

    UCL اور آکسفورڈ یونیورسٹی سے بالترتیب پروفیسرز جان مورٹن اور سائمن بینجمن کے ذریعہ 2017 میں قائم کیا گیا، کوانٹم موشن نئے کوانٹم کمپیوٹنگ آرکیٹیکچرز کے ذریعے \”اسکیل ایبل کوانٹم کمپیوٹرز\” بنانے کے لیے تیار ہو رہا ہے جو قائم شدہ سلکان پروسیسنگ کے ساتھ مطابقت رکھتے ہیں۔

    عام کمپیوٹرز کی طرح، گرمی کوانٹم کمپیوٹنگ میں کوئبٹس پر منفی اثر ڈالتی ہے، یعنی کوانٹم کمپیوٹرز کو بہت ٹھنڈا رکھنے کی ضرورت ہے۔ کوانٹم موشن کا کہنا ہے کہ اس نے انٹیگریٹڈ سرکٹس کو ڈیزائن کیا ہے جو \”گہرے کرائیوجینک درجہ حرارت پر سگنل پیدا کرنے، روٹنگ کرنے اور پروسیسنگ کرنے\” کے قابل ہیں، جو مطلق صفر سے چند ڈگری کے صرف دسویں حصے پر کام کرتے ہیں۔

    \”ہمارے سلیکون پر مبنی کوانٹم چپس عام طور پر چند ملی میٹر کے آر پار ہوتے ہیں، اور ہم توقع کرتے ہیں کہ چپ کو چلانے کے لیے درکار کولنگ سسٹم میں معیاری 19 انچ کے سرور ریک کی طرح ایک فارم فیکٹر ہوگا،\” پیلس ڈماک نے کہا۔ \”یہ ظاہر کرنے کے قابل ہونا کہ کوانٹم کمپیوٹنگ کے لیے ہمارے نقطہ نظر کو ڈیٹا سینٹرز کی ضرورت نہیں ہے جو فٹ بال کی پچوں کے سائز، یا وسیع CERN قسم کی سہولیات، ہمارے وسطی لندن کے مقام کے پیچھے محرکات میں سے ایک تھی۔\”

    \"کوانٹم

    کوانٹم موشن: ڈیلیشن فریج پر کام کرنا تصویری کریڈٹس: کوانٹم موشن

    لمبی چھلانگ

    کوانٹم موشن کا تازہ ترین اضافہ کوانٹم کمپیوٹنگ اسپیس میں سرگرمی کی ہلچل کے درمیان آیا ہے۔ صرف پچھلے مہینے میں ہم نے فرانسیسی اسٹارٹ اپ دیکھا ہے۔ Pasqal نے € 100 ملین اکٹھا کیا۔جبکہ اسرائیل کی کوانٹم مشینیں۔ اپنے سیریز بی راؤنڈ کو 70 بلین ڈالر پر بند کیا۔ اور آسٹریلیا کی کوانٹم برلائنس $ 18 ملین محفوظ. پچھلے سال کے دوران کہیں اور، فن لینڈ کا آئی کیو ایم، فرانس کا ایلس اور باب، اور برطانیہ میں مقیم کوانٹم سرکٹس VC کیش کے تمام بڑے حصے اٹھائے ہیں۔

    کوانٹم موشن اور اس کے لوگ بڑے تکنیکی شعبے میں بھی مقابلہ کے ایک میزبان کے خلاف ہیں، بشمول IBM جس نے حال ہی میں اپنے 433 کوئبٹ اوسپرے کوانٹم کمپیوٹر کی نقاب کشائی کی۔، جبکہ گوگل نے الفابیٹ کے بعد پچھلے سال ایک نیا کوانٹم کمپیوٹنگ بہن بھائی حاصل کیا۔ سینڈ باکس AQ کو ایک اسٹینڈ لون کمپنی کے طور پر تیار کیا۔، پر جا رہا ہے صرف پچھلے ہفتے فنڈز میں $500 ملین اکٹھا کیا۔. دوسری جگہوں پر، دیگر ٹیک جوگرناٹس جیسے مائیکروسافٹ اور انٹیل بھی کوانٹم میں بہت زیادہ سرمایہ کاری کر رہا ہے۔.

    تو، کوانٹم موشن اور اس کے ابتدائی بھائی اس مرکب میں کیا لا سکتے ہیں جو گہری جیب والے بیہومتھ نہیں کر سکتے؟

    Palles-Dimmock نے کہا، \”بڑی ٹیک کمپنیوں کے مقابلے میں، ہمارا فائدہ یہ ہے کہ ہم چست ہیں، ایک ہی مقصد پر توجہ مرکوز رکھتے ہیں اور ہمارے پاس ایک ٹیم ہے جو دنیا کی بہترین کمپنیوں کے ساتھ موازنہ کر سکتی ہے،\” Palles-Dimmock نے کہا۔ \”ہمارے پاس متعدد شعبوں میں ایک انتہائی ہنر مند ٹیم ہے جس میں IC (انسٹرومینٹیشن اور کنٹرول) انجینئرنگ، کوانٹم تھیوری، ہارڈویئر اور سافٹ ویئر، اور دنیا کی معروف یونیورسٹیوں کے ساتھ گہرے تعلقات ہیں جو اس ہنر کو تلاش کرنے میں ہماری مدد کرتے ہیں۔\”

    \"\"

    کوانٹم موشن کے CEO James Palles-Dimmock شریک بانی پروفیسر جان مورٹن (CTO) اور پروفیسر سائمن بینجمن (CSO) کے ساتھ تصویری کریڈٹس: کوانٹم موشن

    کوانٹم موشن نے اس سے قبل ایکویٹی اور گرینڈ فنڈنگ ​​میں تقریباً 24 ملین ڈالر اکٹھے کیے تھے، اور اپنے تازہ نقد انجیکشن کے ساتھ، کمپنی نے کہا کہ وہ مینوفیکچررز کے ساتھ \”گہرے تعلقات\” قائم کرنے کے ذریعے سلیکون کوانٹم پروسیسرز کی ترقی کو تیز کرنے کا ارادہ رکھتی ہے۔ درحقیقت، بوش اور پورش سمیت اسٹارٹ اپ کے اسٹریٹجک سرمایہ کار اس بارے میں کچھ اشارہ فراہم کرتے ہیں کہ کوانٹم موشن انڈسٹری پر کیا اثرات مرتب کرنا چاہتا ہے – کوانٹم کمپیوٹنگ بیٹری ٹیکنالوجی کو تبدیل کر سکتا ہے جیسا کہ ہم جانتے ہیں۔سائنسدانوں اور محققین کو بیٹریوں کی تقلید کرنے کی اجازت دیتا ہے تاکہ مواد کو بہتر بنانے اور اس طرح توانائی کی کثافت کو بہتر بنانے کے لیے سالماتی سطح پر کیا ہو رہا ہے اس کو بہتر طور پر سمجھ سکیں۔

    لیکن حقیقی امکانات مؤثر طریقے سے لامتناہی ہیں، اور یہ تصور کرنا مشکل ہے کہ کوانٹم کمپیوٹنگ کس طرح تبدیلی کو ثابت کرے گی۔

    پیلس-ڈیماک نے کہا، \”بالکل 1960 کی دہائی کے شروع میں کمپیوٹنگ کی طرح، یہ اندازہ لگانا مشکل تھا کہ کمپیوٹنگ کن حیرت انگیز چیزوں کا باعث بنے گی، اور پھر بھی اس نے ہمارے معاشرے میں انقلاب برپا کر دیا ہے۔\” \”یہ تب ہی تھا جب کمپیوٹر ہر جگہ لوگوں کے ہاتھ میں آ گئے کہ ہم واقعی تخلیقی ہو گئے اور کمپیوٹر کیا کر سکتے ہیں اس کی حدود کو آگے بڑھا دیا۔ کوانٹم کمپیوٹنگ اسی طرح کی ہوگی، ہم جانتے ہیں کہ یہ منشیات کی دریافت، بیٹری ٹیکنالوجی اور بہت کچھ جیسے شعبوں میں تبدیلی کا باعث ہوگی، لیکن جب تک ہم وہاں نہیں پہنچیں گے تب تک ہم یہ نہیں جان پائیں گے کہ وہ کتنی تبدیلی کا باعث بنیں گے۔

    یہ بات قابل غور ہے کہ جب کہ کوانٹم کمپیوٹنگ انتہائی تیز رفتاری سے آگے بڑھ رہی ہے، یہ ابھی بھی اپنے نسبتاً ابتدائی دور میں ہے، اور تمام موجودہ R&D محنت کے ثمرات جو ہم پورے بورڈ میں دیکھ رہے ہیں، شاید ابھی کچھ سال باقی ہیں۔

    \”بہت سی کوانٹم کمپیوٹنگ کمپنیاں آج موجود ہیں اور وہ سب R&D موڈ میں ہیں،\” Palles-Dimmock نے کہا۔ \”سرمایہ کار جانتے ہیں کہ اس میں وقت لگے گا۔ یہ دہائی کا اختتام ہو سکتا ہے اس سے پہلے کہ ہمارے پاس واقعی مؤثر کوانٹم کمپیوٹرز ہوں۔ یہ اضافہ ہمیں مینوفیکچرنگ پارٹنرز کے ساتھ اپنے تعلقات کو مضبوط کرنے اور ایسے پروٹو ٹائپس کا مظاہرہ کرنے کے قابل بناتا ہے جو لاکھوں کیوبٹس تک پیمانہ ہو سکتے ہیں۔\”

    کوانٹم موشن کے تازہ ترین کیش انجیکشن میں آکٹپس وینچرز، آکسفورڈ سائنسز انٹرپرائزز، برٹش پیشنٹ کیپٹل، انکیف، پارک واک ایڈوائزرز، اور آئی پی گروپ کے تعاون شامل تھے۔



    Source link

  • New quantum sensing technique reveals magnetic connections: Innovation combines computational and signal processing

    Q-NEXT کوانٹم ریسرچ سینٹر کے تعاون سے ایک تحقیقی ٹیم مائکروسکوپک مقناطیسی شعبوں کے درمیان تعلقات کو چھیڑنے کے لئے کوانٹم سینسر استعمال کرنے کا ایک نیا طریقہ ظاہر کرتی ہے۔

    کہتے ہیں کہ آپ اپنے پیٹیو اور کچن تھرمامیٹر دونوں پر درجہ حرارت میں اچانک کمی محسوس کرتے ہیں۔ سب سے پہلے، آپ کو لگتا ہے کہ یہ سردی کی وجہ سے ہے، لہذا آپ اپنے گھر میں گرمی کو تیز کر دیتے ہیں۔ تب آپ کو احساس ہوتا ہے کہ جب باہر واقعی ٹھنڈا ہو گیا ہے، اندر، کسی نے فریج کا دروازہ کھلا چھوڑ دیا ہے۔

    ابتدائی طور پر، آپ نے سوچا کہ درجہ حرارت کے قطرے آپس میں منسلک ہیں۔ بعد میں، آپ نے دیکھا کہ وہ نہیں تھے۔

    جب ریڈنگز کو آپس میں منسلک کیا جاتا ہے تو اس کو پہچاننا نہ صرف آپ کے گھر کے حرارتی بل کے لیے بلکہ تمام سائنس کے لیے ضروری ہے۔ ایٹموں کی خصوصیات کی پیمائش کرتے وقت یہ خاص طور پر مشکل ہوتا ہے۔

    اب سائنسدانوں نے ایک طریقہ تیار کیا ہے، جس میں رپورٹ کیا گیا ہے۔ سائنس، جو انہیں یہ دیکھنے کے قابل بناتا ہے کہ آیا ایٹم پیمانے کے کوانٹم سینسر کے جوڑے کے ذریعہ پائے جانے والے مقناطیسی فیلڈز باہم مربوط ہیں یا نہیں۔

    \”جہاں تک میں جانتا ہوں، یہ وہ چیز ہے جسے لوگوں نے کرنے کی کوشش نہیں کی تھی، اور اسی وجہ سے ہم یہ باہمی تعلق دیکھتے ہیں جہاں کوئی اور نہیں کر سکتا تھا۔ آپ واقعی اس سے جیت جاتے ہیں۔\” — شمعون کولکووٹز، یونیورسٹی آف وسکونسن-میڈیسن

    تحقیق کو جزوی طور پر Q-NEXT کی حمایت حاصل تھی، جو کہ DOE کی Argonne نیشنل لیبارٹری کی قیادت میں امریکی محکمہ توانائی (DOE) نیشنل کوانٹم انفارمیشن سائنس ریسرچ سینٹر ہے۔

    جوہری پیمانے پر اسٹینڈ اور متعلقہ ماحول کے درمیان فرق کرنے کی صلاحیت طب، نیویگیشن اور دریافت سائنس میں بہت زیادہ اثرات مرتب کرسکتی ہے۔

    کیا ہوا

    پرنسٹن یونیورسٹی اور وسکونسن میڈیسن یونیورسٹی کے سائنسدانوں کی ایک ٹیم نے یہ چھیڑنے کے لیے ایک نئی تکنیک تیار کی اور اس کا مظاہرہ کیا کہ آیا متعدد کوانٹم سینسر کے ذریعے اٹھائے گئے مقناطیسی میدان ایک دوسرے کے ساتھ منسلک ہیں یا آزاد۔

    ٹیم نے ڈائمنڈ پر مبنی سینسر کی ایک قسم پر توجہ مرکوز کی جسے نائٹروجن ویکینسی سینٹر، یا NV سینٹر کہا جاتا ہے، جس میں کاربن ایٹموں کے کرسٹل میں ایٹم کے سائز کے سوراخ کے ساتھ ایک نائٹروجن ایٹم ہوتا ہے جو ہیرے کو بناتا ہے۔

    عام طور پر، سائنسدان ایک ہی NV مرکز میں ایک سے زیادہ ریڈنگز کی اوسط سے مقناطیسی فیلڈ کی طاقت کی پیمائش کرتے ہیں۔ یا وہ ایک ساتھ کئی NV مراکز کی اوسط پڑھ سکتے ہیں۔

    مددگار ہونے کے باوجود، اوسط قدریں صرف اتنی معلومات فراہم کرتی ہیں۔ یہ جانتے ہوئے کہ وسکونسن میں کل اوسط درجہ حرارت 42 ڈگری فارن ہائیٹ رہے گا آپ کو اس بارے میں بہت کم بتاتا ہے کہ رات یا ریاست کے شمالی حصے میں کتنی سردی ہوگی۔

    \”اگر آپ نہ صرف ایک مقام پر یا وقت کے ایک مقام پر مقناطیسی میدان کی قدر سیکھنا چاہتے ہیں، بلکہ یہ بھی جاننا چاہتے ہیں کہ آیا ایک مقام پر مقناطیسی میدان اور دوسرے قریبی جگہ پر مقناطیسی میدان کے درمیان کوئی تعلق ہے – واقعی ایسا نہیں تھا۔ ان NV مراکز کے ساتھ ایسا کرنے کا ایک اچھا طریقہ ہے،\” پیپر کے شریک مصنف شمعون کولکووٹز، یونیورسٹی آف وسکونسن-میڈیسن کے ایسوسی ایٹ پروفیسر اور Q-NEXT کے ساتھی نے کہا۔

    ٹیم کا نیا طریقہ دو NV مراکز کی متعدد بیک وقت ریڈنگ کا استعمال کرتا ہے۔ نفیس کمپیوٹیشن اور سگنل پروسیسنگ تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے، انہوں نے دونوں پوائنٹس پر مقناطیسی فیلڈز کے درمیان تعلق کے بارے میں معلومات حاصل کیں اور یہ کہہ سکتے ہیں کہ آیا دونوں ریڈنگز کا نتیجہ ایک ہی ذریعہ سے ہوا ہے۔

    \”کیا وہ ایک ہی مقناطیسی میدان دیکھ رہے تھے؟ کیا وہ ایک مختلف مقناطیسی میدان دیکھ رہے تھے؟ ہم ان پیمائشوں سے یہی حاصل کر سکتے ہیں،\” کولکووٹز نے کہا۔ \”یہ مفید معلومات ہے جس تک پہلے کسی کی رسائی نہیں تھی۔ ہم عالمی فیلڈ کے درمیان فرق بتا سکتے ہیں جو دونوں سینسر دیکھ رہے تھے اور جو مقامی تھے۔\”

    یہ کیوں اہمیت رکھتا ہے۔

    کوانٹم سینسر چھوٹے سگنلز کو لینے کے لیے ایٹم یا ایٹم جیسے نظام کی کوانٹم خصوصیات کا استعمال کرتے ہیں – جیسے کہ ایک الیکٹران کی حرکت سے پیدا ہونے والے مقناطیسی میدان۔ یہ فیلڈز چھوٹے ہیں: فریج مقناطیس کے مقابلے میں 100,000 گنا کمزور۔ صرف انتہائی حساس ٹولز جیسے کوانٹم سینسر ہی فطرت کے چھوٹے پیمانے پر پیمائش کر سکتے ہیں۔

    کوانٹم سینسر کے طاقتور ہونے کی امید ہے۔ NV مراکز، مثال کے طور پر، انسانی بالوں کی چوڑائی کے محض ایک دس ہزارویں حصے سے الگ کی گئی خصوصیات میں فرق کر سکتے ہیں۔ اس قسم کی ہائپر زوم کی صلاحیت کے ساتھ، NV مراکز کو زندہ خلیوں میں رکھا جا سکتا ہے تاکہ وہ اندر سے، قریب سے دیکھیں کہ وہ کیسے کام کرتے ہیں۔ سائنس دان انہیں بیماری کی وجوہات کی نشاندہی کرنے کے لیے بھی استعمال کر سکتے ہیں۔

    کولکووٹز نے کہا، \”جو چیز NVs کو خاص بناتی ہے وہ ان کا مقامی حل ہے۔\” \”یہ کسی غیر ملکی مواد سے مقناطیسی شعبوں کی تصویر کشی کرنے یا انفرادی پروٹین کی ساخت دیکھنے کے لیے مفید ہے۔\”

    ایک ساتھ متعدد پوائنٹس پر مقناطیسی میدان کی طاقتوں کو محسوس کرنے کے لیے کولکووٹز ٹیم کے نئے طریقہ کے ساتھ، سائنسدان ایک دن وقت اور جگہ کے ذریعے مقناطیسیت میں ایٹم کی سطح کی تبدیلیوں کا نقشہ بنانے کے قابل ہو سکتے ہیں۔

    یہ کیسے کام کرتا ہے

    ٹیم نے یہ معلوماتی پیمائش کیسے کی؟ وہ دانے دار ہو گئے۔

    مجموعی طور پر مقناطیسی میدان کی طاقت تک پہنچنے کے لیے بہت سی خام قدروں سے زیادہ اوسط کے بجائے، محققین نے ہر NV مرکز پر انفرادی ریڈنگ کا ٹریک رکھا، اور پھر دو فہرستوں میں \”covariance\” نامی ایک ریاضیاتی تدبیر کا اطلاق کیا۔

    ہم آہنگی کے حساب سے اعداد و شمار کا موازنہ کرنا — جو کچھ خام اوسطوں سے زیادہ تفصیل پر قبضہ کرتے ہیں — انہیں دیکھنے دیں کہ آیا فیلڈز آپس میں منسلک تھے۔

    کولکووٹز نے کہا، \”ہم ماضی میں کیے گئے اس سے مختلف اوسط کر رہے ہیں، اس لیے ہم اوسط کے عمل میں اس معلومات سے محروم نہیں ہوتے،\” کولکووٹز نے کہا؟ \”یہ اس چیز کا حصہ ہے جو یہاں خاص ہے۔\”

    تو کوویرینس میگنیٹومیٹری، جیسا کہ طریقہ کہا جاتا ہے، اب سے پہلے کیوں نہیں آزمایا گیا؟

    ایک کے لیے، ٹیم کو متعدد NV مراکز پر بیک وقت پیمائش کرنے کے لیے ایک تجرباتی سیٹ اپ بنانا تھا۔ یہ خوردبین ٹیم نے پرنسٹن میں بنائی، جس کی قیادت پروفیسر ناتھلی ڈی لیون نے کی، جو کوانٹم ایڈوانٹیج کے لیے کو-ڈیزائن سینٹر کی رکن، ایک اور DOE نیشنل کوانٹم انفارمیشن سائنس ریسرچ سینٹر، جس کی قیادت Brookhaven نیشنل لیبارٹری کر رہی ہے۔

    دوسرے کے لیے، کوویرینس میگنیٹومیٹری صرف اس وقت کام کرتی ہے جب ان چھوٹے مقناطیسی شعبوں کی انفرادی پیمائش انتہائی قابل اعتماد ہو۔ (ریڈ آؤٹ صرف اتنا ہی اچھا ہے جتنا اس کی معاون پیمائش۔) اسی لیے محققین نے سپن ٹو چارج کنورژن نامی ایک خاص تکنیک کا استعمال کیا، جو عام طور پر استعمال ہونے والے دوسرے ٹولز کے مقابلے میں ہر پیمائش کے لیے مقناطیسی فیلڈ کے بارے میں مزید معلومات کے ساتھ ایک خام ریڈنگ تیار کرتی ہے۔

    اسپن سے چارج کی تبدیلی کے ساتھ، انفرادی پیمائش میں زیادہ وقت لگتا ہے۔ یہ وہ قیمت ہے جو سائنس دان اعلی وشوسنییتا کے لیے ادا کرتے ہیں۔

    تاہم، جب مائنسکول، باہم مربوط مقناطیسی شعبوں کی پیمائش کرنے کے لیے ہم آہنگی کے ساتھ ملایا جاتا ہے، تو یہ وقت کی بالٹیاں بچاتا ہے۔

    کولکووٹز نے کہا، \”روایتی طریقہ کا استعمال کرتے ہوئے، آپ کو اعداد و شمار کا ایک ٹکڑا حاصل کرنے کے لیے مسلسل 10 دن تک اوسط کرنا پڑے گا تاکہ یہ کہا جا سکے کہ آپ نے یہ منسلک نانوٹسلا سگنل دیکھا ہے۔\” \”جبکہ اس نئے طریقہ کے ساتھ، یہ ایک یا دو گھنٹے ہے۔\”

    اسپن ٹو چارج کنورژن کے ساتھ ہم آہنگی کی معلومات کو مربوط کرکے، محققین کوانٹم سینسنگ کی پہلے سے ہی طاقتور صلاحیتوں کو سپر چارج کرتے ہوئے، جوہری اور ذیلی ایٹمی تفصیلات تک رسائی حاصل کر سکتے ہیں جو ان کے پاس پہلے نہیں تھیں۔

    \”جہاں تک میں جانتا ہوں، یہ وہ چیز ہے جو لوگوں نے کرنے کی کوشش نہیں کی تھی، اور اسی وجہ سے ہم یہ باہمی تعلق دیکھتے ہیں جہاں کوئی اور نہیں کر سکتا تھا،\” کولکووٹز نے کہا۔ \”آپ واقعی اس سے جیت گئے ہیں۔\”

    اس کام کو DOE آفس آف سائنس نیشنل کوانٹم انفارمیشن سائنس ریسرچ سینٹرز نے Q-NEXT سینٹر، نیشنل سائنس فاؤنڈیشن، پرنسٹن کیٹالیسس انیشیٹو، دی DOE، آفس آف سائنس، آفس آف بیسک انرجی سائنسز، ایک پرنسٹن کے حصے کے طور پر تعاون کیا تھا۔ کوانٹم انیشی ایٹو پوسٹ ڈاکیٹرل فیلوشپ، اور اوک رج انسٹی ٹیوٹ فار سائنس اینڈ ایجوکیشن کے ذریعے انٹیلی جنس کمیونٹی پوسٹ ڈاکیٹرل ریسرچ فیلوشپ پروگرام امریکی محکمہ توانائی اور نیشنل انٹیلی جنس کے ڈائریکٹر کے دفتر کے درمیان ایک انٹرایجنسی معاہدے کے ذریعے۔



    Source link

  • Proposed quantum device may succinctly realize emergent particles such as the Fibonacci anyon

    ڈاکٹر جوکا وائرینن کے پرڈیو ڈیپارٹمنٹ آف فزکس اینڈ آسٹرونومی میں اسسٹنٹ پروفیسر ہونے سے بہت پہلے، وہ ایک پوسٹ ڈاکٹر تھے جو ایک ایسے نظریاتی ماڈل کی تحقیقات کر رہے تھے جس میں ابھرتے ہوئے ذرات موجود تھے جن میں کنڈنسڈ مادّے کی ترتیب تھی۔ ایک بار جب وہ پرڈیو پہنچے تو، اس نے ماڈل کو وسعت دینے کا ارادہ کیا، توقع کی کہ یہ نسبتاً آسان ہوگا۔ اس نے بظاہر سیدھا سا حساب وائرینن کے ساتھ کام کرنے والے ایک گریجویٹ طالب علم گوانگجی لی کو دیا، لیکن حسابات کا ایک غیر متوقع نتیجہ نکلا۔ یہ نتائج ایک حیران کن رکاوٹ تھے جس نے ان کی تحقیق کو تقریباً روک دیا تھا۔ ٹیم کی سختی نے اس روڈ بلاک کو لیا ہے اور اسے کوانٹم کمپیوٹنگ کی ترقی کے ممکنہ راستے میں بدل دیا ہے۔

    کولوراڈو میں اسپین سینٹر فار فزکس میں، ویرینن نے اس مسئلے پر اسرائیل کے ویزمین انسٹی ٹیوٹ آف سائنس کے ایک ساتھی ڈاکٹر یوول اوریگ کے ساتھ بات چیت کی، جس نے اس رکاوٹ کو دور کرنے میں مدد کی۔ ٹیم نے اپنے حساب کی اس نئی تفہیم کو ایک کوانٹم ڈیوائس تجویز کرنے کے لیے استعمال کیا جس کا تجرباتی طور پر تجربہ کیا جا سکتا ہے تاکہ ابھرتے ہوئے ذرات جیسے کہ فبونیکی اینون کا ادراک کیا جا سکے۔ انہوں نے اپنے نتائج \”ملٹی چینل ٹوپولاجیکل کونڈو اثر\” شائع کیے ہیں۔ جسمانی جائزہ کے خطوط 10 فروری 2023 کو۔

    کنڈینسڈ مادّے کا نظریہ طبیعیات کا ایک شعبہ ہے جو کہ مطالعہ کرتا ہے، مثال کے طور پر، الیکٹرانک کوانٹم سسٹمز کی خصوصیات، جس میں ٹیکنالوجیز جیسے سپر کنڈکٹرز، ٹرانزسٹرز، یا کوانٹم کمپیوٹنگ ڈیوائسز کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ اس میدان میں چیلنجوں میں سے ایک بہت سے الیکٹرانوں کے کوانٹم مکینیکل رویے کو سمجھنا ہے، جسے \”بہت سے جسم کا مسئلہ\” بھی کہا جاتا ہے۔ یہ ایک مسئلہ ہے کیونکہ یہ صرف نظریاتی طور پر بہت محدود معاملات میں ماڈلنگ کی جا سکتی ہے۔ تاہم، ان محدود صورتوں میں بھی، بھرپور ابھرتے ہوئے مظاہر جیسے کہ اجتماعی اتیجیت یا جزوی طور پر چارج شدہ ابھرتے ہوئے \”نصف\” ذرات ابھرتے ہیں۔ یہ مظاہر الیکٹرانوں کے درمیان پیچیدہ تعامل کا نتیجہ ہیں اور نئے مواد اور ٹیکنالوجیز کی ترقی کا باعث بن سکتے ہیں۔

    \”ہمارے مقالے میں، ہم ایک کوانٹم ڈیوائس تجویز کرتے ہیں جو نظریاتی طور پر ماڈلنگ کرنے اور مستقبل میں تجرباتی طور پر جانچنے کے لیے کافی آسان ہے، لیکن غیر معمولی ابھرتے ہوئے ذرات کو ظاہر کرنے کے لیے کافی پیچیدہ بھی ہے،\” ویرینن کہتے ہیں۔ \”ہمارے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ مجوزہ ڈیوائس ایک ابھرتے ہوئے ذرے کو محسوس کر سکتی ہے جسے Fibonacci Anyon کہا جاتا ہے جسے کوانٹم کمپیوٹر کے بلڈنگ بلاک کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس وجہ سے یہ ڈیوائس کوانٹم کمپیوٹنگ ٹیکنالوجی کی ترقی کے لیے ایک امید افزا امیدوار ہے۔\”

    اس دریافت کو مستقبل کے کوانٹم کمپیوٹرز میں اس طریقے سے استعمال کیا جا سکتا ہے جو کسی کو ان کو decoherence یعنی شور کے خلاف زیادہ مزاحم بنانے کی اجازت دیتا ہے۔

    ان کی اشاعت کے مطابق، ٹیم نے ایک ٹوپولوجیکل کونڈو ماڈل کی جسمانی طور پر حوصلہ افزائی کرنے والے N-چینل کو عام کرنا متعارف کرایا۔ سب سے آسان کیس N = 2 سے شروع کرتے ہوئے، وہ ایک مستحکم انٹرمیڈیٹ کپلنگ فکسڈ پوائنٹ کا اندازہ لگاتے ہیں اور اس کے نتیجے میں کم درجہ حرارت کی ناپاک انٹروپی کا اندازہ لگاتے ہیں۔ ناپاکی کی اینٹروپی اس بات کی نشاندہی کرتی ہے کہ ایک ابھرتی ہوئی فبونیکی اینون کو N = 2 ماڈل میں محسوس کیا جا سکتا ہے۔

    لی کے مطابق، \”ایک فبونیکی اینون اس خاصیت کے ساتھ ایک ابھرتا ہوا ذرہ ہے کہ جیسے جیسے آپ سسٹم میں مزید ذرات شامل کرتے ہیں، کوانٹم سٹیٹس کی تعداد بڑھتی جاتی ہے جیسے فبونیکی ترتیب، 1، 2، 3، 5، 8، وغیرہ۔ سسٹم میں، ایک چھوٹا کوانٹم ڈیوائس کنڈکشن الیکٹران لیڈز سے منسلک ہوتا ہے جو اس ڈیوائس کو ضرورت سے زیادہ اسکرین کرے گا اور اس کے نتیجے میں ایک ابھرتی ہوئی فبونیکی اینیون ہو سکتی ہے۔\”

    ٹیم نے متعدد پیشن گوئیاں بھی کیں جن کا تجرباتی طور پر مستقبل کے کوانٹم ڈیوائسز میں تجربہ کیا جا سکتا ہے۔

    \”ہم اپنے نتائج کے تجرباتی طور پر قابل مشاہدہ دستخط حاصل کرنے کے لیے صفر درجہ حرارت کی نجاست کی انٹراپی اور کنڈکٹنس کا جائزہ لیتے ہیں۔ بڑی N کی حد میں ہم درجہ حرارت پر منحصر کنڈکٹنس کو بیان کرنے والے مکمل کراس اوور فنکشن کا جائزہ لیتے ہیں،\” Vayrynen کہتے ہیں۔

    یہ تحقیق اس سلسلے کی پہلی تحقیق ہے جس پر لی اور ویرینن کی پرڈیو ٹیم کام کرے گی۔ انہوں نے جرمنی میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار سالڈ اسٹیٹ ریسرچ کے ایک سینئر سائنسدان ڈاکٹر ایلیو کونگ کے ساتھ تعاون کیا، اور 20 اکتوبر 2022 کو ایک پری پرنٹ arXiv (2210.16614) میں ایک متعلقہ کام، \”Topological Symplectic Kondo Effect\” پوسٹ کیا۔

    یہ تحقیق کوانٹم سائنس سینٹر کے تعاون سے کام پر مبنی تھی، جو کہ امریکی محکمہ توانائی نیشنل کوانٹم انفارمیشن سائنس ریسرچ سینٹر ہے جس کا صدر دفتر DOE کی Oak Ridge نیشنل لیبارٹری میں ہے۔ ڈاکٹر یونگ چن، طبیعیات اور فلکیات کے پروفیسر کارل لارک ہورووٹز اور الیکٹریکل اور کمپیوٹر انجینئرنگ کے پروفیسر، QSC کے گورننس ایڈوائزری بورڈ میں ہیں، اور پرڈیو مرکز کے بنیادی شراکت داروں میں سے ایک ہے۔



    Source link

  • Engineers discover a new way to control atomic nuclei as \’qubits\’: Using lasers, researchers can directly control a property of nuclei called spin, that can encode quantum information.

    اصولی طور پر، کوانٹم پر مبنی ڈیوائسز جیسے کہ کمپیوٹر اور سینسر بہت سے پیچیدہ کاموں کو انجام دینے کے لیے روایتی ڈیجیٹل ٹیکنالوجیز کو کافی حد تک پیچھے چھوڑ سکتے ہیں۔ لیکن ٹیک کمپنیوں کے ساتھ ساتھ تعلیمی اور سرکاری لیبز کی جانب سے زبردست سرمایہ کاری کے باوجود عملی طور پر ایسے آلات تیار کرنا ایک مشکل مسئلہ رہا ہے۔

    آج کے سب سے بڑے کوانٹم کمپیوٹرز میں ابھی بھی صرف چند سو \”کوبِٹس\” ہیں، جو ڈیجیٹل بٹس کے کوانٹم مساوی ہیں۔

    اب، MIT کے محققین نے qubits بنانے اور ڈیٹا کو پڑھنے اور لکھنے کے لیے انہیں کنٹرول کرنے کے لیے ایک نیا طریقہ تجویز کیا ہے۔ طریقہ، جو اس مرحلے پر نظریاتی ہے، جوہری مرکزے کے گھماؤ کو ماپنے اور کنٹرول کرنے پر مبنی ہے، جس میں قدرے مختلف رنگوں کے دو لیزرز سے روشنی کے شہتیر کا استعمال کیا جاتا ہے۔ ان نتائج کو جرنل میں شائع ہونے والے ایک مقالے میں بیان کیا گیا ہے۔ جسمانی جائزہ Xایم آئی ٹی کے ڈاکٹریٹ کے طالب علم ہاوئی سو، پروفیسرز جو لی اور پاولا کپیلارو، اور چار دیگر نے لکھا ہے۔

    جوہری گھماؤ کو طویل عرصے سے کوانٹم پر مبنی انفارمیشن پروسیسنگ اور کمیونیکیشن سسٹم کے لیے ممکنہ عمارت کے بلاکس کے طور پر تسلیم کیا جاتا رہا ہے، اور اسی طرح فوٹون، ابتدائی ذرات جو کہ الیکٹرو میگنیٹک ریڈی ایشن کے سمجھدار پیکٹ ہیں، یا \”کوانٹا\” ہیں۔ لیکن ان دونوں کوانٹم اشیاء کو ایک ساتھ کام کرنے کے لیے اکٹھا کرنا مشکل تھا کیونکہ ایٹم نیوکلی اور فوٹان بمشکل ہی آپس میں تعامل کرتے ہیں، اور ان کی فطری تعدد شدت کے چھ سے نو آرڈرز سے مختلف ہوتی ہے۔

    ایم آئی ٹی ٹیم کے تیار کردہ نئے عمل میں، آنے والی لیزر بیم کی فریکوئنسی میں فرق جوہری اسپن کی منتقلی کی تعدد سے میل کھاتا ہے، جوہری اسپن کو ایک خاص طریقے سے پلٹنے کے لیے جھٹکا دیتا ہے۔

    جوہری سائنس اور انجینئرنگ کے پروفیسر کیپیلارو کا کہنا ہے کہ \”ہمیں لیزرز سے آپٹیکل فوٹون کے ساتھ جوہری گھماؤ کو انٹرفیس کرنے کا ایک نیا، طاقتور طریقہ ملا ہے۔\” \”یہ نوول کپلنگ میکانزم ان کے کنٹرول اور پیمائش کو قابل بناتا ہے، جو اب جوہری گھماؤ کو کوبٹس کے طور پر استعمال کرنا ایک بہت زیادہ امید افزا کوشش بناتا ہے۔\”

    محققین کا کہنا ہے کہ یہ عمل مکمل طور پر قابل عمل ہے۔ مثال کے طور پر، کسی ایک لیزر کو موجودہ ٹیلی کام سسٹمز کی فریکوئنسی سے ملنے کے لیے ٹیون کیا جا سکتا ہے، اس طرح جوہری گھماؤ کو کوانٹم ریپیٹرز میں تبدیل کر کے طویل فاصلے تک کوانٹم کمیونیکیشن کو قابل بنایا جا سکتا ہے۔

    جوہری گھماؤ کو متاثر کرنے کے لیے روشنی کو استعمال کرنے کی پچھلی کوششیں بالواسطہ تھیں، جو اس نیوکلئس کے ارد گرد الیکٹران کے گھماؤ کے بجائے جوڑتی تھیں، جو کہ مقناطیسی تعامل کے باوجود نیوکلئس کو متاثر کرتی تھیں۔ لیکن اس کے لیے قریبی غیر جوڑی والے الیکٹران اسپن کی موجودگی کی ضرورت ہوتی ہے اور جوہری گھماؤ پر اضافی شور پیدا ہوتا ہے۔ نئے نقطہ نظر کے لئے، محققین نے اس حقیقت کا فائدہ اٹھایا کہ بہت سے نیوکللیوں میں ایک برقی کواڈروپول ہوتا ہے، جو ماحول کے ساتھ برقی جوہری کواڈروپولر تعامل کا باعث بنتا ہے۔ یہ تعامل روشنی سے متاثر ہو سکتا ہے تاکہ خود نیوکلئس کی حالت کو تبدیل کیا جا سکے۔

    لی کا کہنا ہے کہ \”جوہری اسپن عام طور پر بہت کمزور تعامل کرتا ہے۔ \”لیکن اس حقیقت کو استعمال کرتے ہوئے کہ کچھ نیوکلی میں الیکٹرک کواڈروپول ہوتا ہے، ہم اس سیکنڈ آرڈر، نان لائنر آپٹیکل اثر کو آمادہ کر سکتے ہیں جو براہ راست نیوکلیئر سپن سے جوڑتا ہے، بغیر کسی انٹرمیڈیٹ الیکٹران اسپن کے۔ یہ ہمیں نیوکلیئر سپن میں براہ راست ہیرا پھیری کرنے کی اجازت دیتا ہے۔\”

    دیگر چیزوں کے علاوہ، یہ مواد کے آاسوٹوپس کی درست شناخت اور یہاں تک کہ نقشہ سازی کی بھی اجازت دے سکتا ہے، جبکہ رامن سپیکٹروسکوپی، جو کہ مشابہ طبیعیات پر مبنی ایک اچھی طرح سے قائم شدہ طریقہ ہے، مواد کی کیمسٹری اور ساخت کی شناخت کر سکتی ہے، لیکن آاسوٹوپس نہیں۔ محققین کا کہنا ہے کہ اس صلاحیت میں بہت سی ایپلی کیشنز ہوسکتی ہیں۔

    جہاں تک کوانٹم میموری کا تعلق ہے، کوانٹم کمپیوٹنگ کے لیے اس وقت استعمال کیے جانے والے یا سمجھے جانے والے عام آلات میں ہم آہنگی کے اوقات ہوتے ہیں – یعنی ذخیرہ شدہ معلومات کو قابل اعتماد طریقے سے برقرار رکھا جا سکتا ہے – جو کہ ایک سیکنڈ کے چھوٹے حصوں میں ماپا جاتا ہے۔ لیکن نیوکلیئر اسپن سسٹم کے ساتھ، کوانٹم ہم آہنگی کے اوقات گھنٹوں میں ماپا جاتا ہے۔

    ٹیم کا کہنا ہے کہ چونکہ آپٹیکل فوٹوون طویل فاصلے تک مواصلات کے لیے فائبر آپٹک نیٹ ورکس کے ذریعے استعمال کیے جاتے ہیں، اس لیے ان فوٹونز کو براہ راست کوانٹم میموری یا سینسنگ ڈیوائسز میں جوڑنے کی صلاحیت نئے کمیونیکیشن سسٹمز میں اہم فوائد فراہم کر سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، اثر طول موج کے ایک سیٹ کو دوسرے میں ترجمہ کرنے کا ایک موثر طریقہ فراہم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سو کا کہنا ہے کہ \”ہم مائیکرو ویو فوٹونز اور آپٹیکل فوٹونز کی نقل و حمل کے لیے جوہری گھماؤ کے استعمال کے بارے میں سوچ رہے ہیں،\” انہوں نے مزید کہا کہ یہ دوسرے طریقوں کے مقابلے میں اس طرح کے ترجمے کے لیے زیادہ مخلصی فراہم کر سکتا ہے۔

    اب تک، کام نظریاتی ہے، لہذا اگلا مرحلہ اصل لیبارٹری کے آلات میں تصور کو نافذ کرنا ہے، شاید سب سے پہلے سپیکٹروسکوپک نظام میں۔ \”یہ اصولی تجربے کے لیے ایک اچھا امیدوار ہو سکتا ہے،\” سو کہتے ہیں۔ وہ کہتے ہیں کہ اس کے بعد، وہ کوانٹم ڈیوائسز جیسے میموری یا نقل و حمل کے اثرات سے نمٹیں گے۔

    اس ٹیم میں MIT میں Changhao Li، Guoqing Wang، Hua Wang، Hao Tang، اور Ariel Barr بھی شامل تھے۔



    Source link

  • Engineers discover a new way to control atomic nuclei as \’qubits\’: Using lasers, researchers can directly control a property of nuclei called spin, that can encode quantum information.

    اصولی طور پر، کوانٹم پر مبنی ڈیوائسز جیسے کہ کمپیوٹر اور سینسر بہت سے پیچیدہ کاموں کو انجام دینے کے لیے روایتی ڈیجیٹل ٹیکنالوجیز کو کافی حد تک پیچھے چھوڑ سکتے ہیں۔ لیکن ٹیک کمپنیوں کے ساتھ ساتھ تعلیمی اور سرکاری لیبز کی جانب سے زبردست سرمایہ کاری کے باوجود عملی طور پر ایسے آلات تیار کرنا ایک مشکل مسئلہ رہا ہے۔

    آج کے سب سے بڑے کوانٹم کمپیوٹرز میں ابھی بھی صرف چند سو \”کوبِٹس\” ہیں، جو ڈیجیٹل بٹس کے کوانٹم مساوی ہیں۔

    اب، MIT کے محققین نے qubits بنانے اور ڈیٹا کو پڑھنے اور لکھنے کے لیے انہیں کنٹرول کرنے کے لیے ایک نیا طریقہ تجویز کیا ہے۔ طریقہ، جو اس مرحلے پر نظریاتی ہے، جوہری مرکزے کے گھماؤ کو ماپنے اور کنٹرول کرنے پر مبنی ہے، جس میں قدرے مختلف رنگوں کے دو لیزرز سے روشنی کے شہتیر کا استعمال کیا جاتا ہے۔ ان نتائج کو جرنل میں شائع ہونے والے ایک مقالے میں بیان کیا گیا ہے۔ جسمانی جائزہ Xایم آئی ٹی کے ڈاکٹریٹ کے طالب علم ہاوئی سو، پروفیسرز جو لی اور پاولا کپیلارو، اور چار دیگر نے لکھا ہے۔

    جوہری گھماؤ کو طویل عرصے سے کوانٹم پر مبنی انفارمیشن پروسیسنگ اور کمیونیکیشن سسٹم کے لیے ممکنہ عمارت کے بلاکس کے طور پر تسلیم کیا جاتا رہا ہے، اور اسی طرح فوٹون، ابتدائی ذرات جو کہ الیکٹرو میگنیٹک ریڈی ایشن کے سمجھدار پیکٹ ہیں، یا \”کوانٹا\” ہیں۔ لیکن ان دونوں کوانٹم اشیاء کو ایک ساتھ کام کرنے کے لیے اکٹھا کرنا مشکل تھا کیونکہ ایٹم نیوکلی اور فوٹان بمشکل ہی آپس میں تعامل کرتے ہیں، اور ان کی فطری تعدد شدت کے چھ سے نو آرڈرز سے مختلف ہوتی ہے۔

    ایم آئی ٹی ٹیم کے تیار کردہ نئے عمل میں، آنے والی لیزر بیم کی فریکوئنسی میں فرق جوہری اسپن کی منتقلی کی تعدد سے میل کھاتا ہے، جوہری اسپن کو ایک خاص طریقے سے پلٹنے کے لیے جھٹکا دیتا ہے۔

    جوہری سائنس اور انجینئرنگ کے پروفیسر کیپیلارو کا کہنا ہے کہ \”ہمیں لیزرز سے آپٹیکل فوٹون کے ساتھ جوہری گھماؤ کو انٹرفیس کرنے کا ایک نیا، طاقتور طریقہ ملا ہے۔\” \”یہ نوول کپلنگ میکانزم ان کے کنٹرول اور پیمائش کو قابل بناتا ہے، جو اب جوہری گھماؤ کو کوبٹس کے طور پر استعمال کرنا ایک بہت زیادہ امید افزا کوشش بناتا ہے۔\”

    محققین کا کہنا ہے کہ یہ عمل مکمل طور پر قابل عمل ہے۔ مثال کے طور پر، کسی ایک لیزر کو موجودہ ٹیلی کام سسٹمز کی فریکوئنسی سے ملنے کے لیے ٹیون کیا جا سکتا ہے، اس طرح جوہری گھماؤ کو کوانٹم ریپیٹرز میں تبدیل کر کے طویل فاصلے تک کوانٹم کمیونیکیشن کو قابل بنایا جا سکتا ہے۔

    جوہری گھماؤ کو متاثر کرنے کے لیے روشنی کو استعمال کرنے کی پچھلی کوششیں بالواسطہ تھیں، جو اس نیوکلئس کے ارد گرد الیکٹران کے گھماؤ کے بجائے جوڑتی تھیں، جو کہ مقناطیسی تعامل کے باوجود نیوکلئس کو متاثر کرتی تھیں۔ لیکن اس کے لیے قریبی غیر جوڑی والے الیکٹران اسپن کی موجودگی کی ضرورت ہوتی ہے اور جوہری گھماؤ پر اضافی شور پیدا ہوتا ہے۔ نئے نقطہ نظر کے لئے، محققین نے اس حقیقت کا فائدہ اٹھایا کہ بہت سے نیوکللیوں میں ایک برقی کواڈروپول ہوتا ہے، جو ماحول کے ساتھ برقی جوہری کواڈروپولر تعامل کا باعث بنتا ہے۔ یہ تعامل روشنی سے متاثر ہو سکتا ہے تاکہ خود نیوکلئس کی حالت کو تبدیل کیا جا سکے۔

    لی کا کہنا ہے کہ \”جوہری اسپن عام طور پر بہت کمزور تعامل کرتا ہے۔ \”لیکن اس حقیقت کو استعمال کرتے ہوئے کہ کچھ نیوکلی میں الیکٹرک کواڈروپول ہوتا ہے، ہم اس سیکنڈ آرڈر، نان لائنر آپٹیکل اثر کو آمادہ کر سکتے ہیں جو براہ راست نیوکلیئر سپن سے جوڑتا ہے، بغیر کسی انٹرمیڈیٹ الیکٹران اسپن کے۔ یہ ہمیں نیوکلیئر سپن میں براہ راست ہیرا پھیری کرنے کی اجازت دیتا ہے۔\”

    دیگر چیزوں کے علاوہ، یہ مواد کے آاسوٹوپس کی درست شناخت اور یہاں تک کہ نقشہ سازی کی بھی اجازت دے سکتا ہے، جبکہ رامن سپیکٹروسکوپی، جو کہ مشابہ طبیعیات پر مبنی ایک اچھی طرح سے قائم شدہ طریقہ ہے، مواد کی کیمسٹری اور ساخت کی شناخت کر سکتی ہے، لیکن آاسوٹوپس نہیں۔ محققین کا کہنا ہے کہ اس صلاحیت میں بہت سی ایپلی کیشنز ہوسکتی ہیں۔

    جہاں تک کوانٹم میموری کا تعلق ہے، کوانٹم کمپیوٹنگ کے لیے اس وقت استعمال کیے جانے والے یا سمجھے جانے والے عام آلات میں ہم آہنگی کے اوقات ہوتے ہیں – یعنی ذخیرہ شدہ معلومات کو قابل اعتماد طریقے سے برقرار رکھا جا سکتا ہے – جو کہ ایک سیکنڈ کے چھوٹے حصوں میں ماپا جاتا ہے۔ لیکن نیوکلیئر اسپن سسٹم کے ساتھ، کوانٹم ہم آہنگی کے اوقات گھنٹوں میں ماپا جاتا ہے۔

    ٹیم کا کہنا ہے کہ چونکہ آپٹیکل فوٹوون طویل فاصلے تک مواصلات کے لیے فائبر آپٹک نیٹ ورکس کے ذریعے استعمال کیے جاتے ہیں، اس لیے ان فوٹونز کو براہ راست کوانٹم میموری یا سینسنگ ڈیوائسز میں جوڑنے کی صلاحیت نئے کمیونیکیشن سسٹمز میں اہم فوائد فراہم کر سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، اثر طول موج کے ایک سیٹ کو دوسرے میں ترجمہ کرنے کا ایک موثر طریقہ فراہم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سو کا کہنا ہے کہ \”ہم مائیکرو ویو فوٹونز اور آپٹیکل فوٹونز کی نقل و حمل کے لیے جوہری گھماؤ کے استعمال کے بارے میں سوچ رہے ہیں،\” انہوں نے مزید کہا کہ یہ دوسرے طریقوں کے مقابلے میں اس طرح کے ترجمے کے لیے زیادہ مخلصی فراہم کر سکتا ہے۔

    اب تک، کام نظریاتی ہے، لہذا اگلا مرحلہ اصل لیبارٹری کے آلات میں تصور کو نافذ کرنا ہے، شاید سب سے پہلے سپیکٹروسکوپک نظام میں۔ \”یہ اصولی تجربے کے لیے ایک اچھا امیدوار ہو سکتا ہے،\” سو کہتے ہیں۔ وہ کہتے ہیں کہ اس کے بعد، وہ کوانٹم ڈیوائسز جیسے میموری یا نقل و حمل کے اثرات سے نمٹیں گے۔

    اس ٹیم میں MIT میں Changhao Li، Guoqing Wang، Hua Wang، Hao Tang، اور Ariel Barr بھی شامل تھے۔



    Source link

  • Engineers discover a new way to control atomic nuclei as \’qubits\’: Using lasers, researchers can directly control a property of nuclei called spin, that can encode quantum information.

    اصولی طور پر، کوانٹم پر مبنی ڈیوائسز جیسے کہ کمپیوٹر اور سینسر بہت سے پیچیدہ کاموں کو انجام دینے کے لیے روایتی ڈیجیٹل ٹیکنالوجیز کو کافی حد تک پیچھے چھوڑ سکتے ہیں۔ لیکن ٹیک کمپنیوں کے ساتھ ساتھ تعلیمی اور سرکاری لیبز کی جانب سے زبردست سرمایہ کاری کے باوجود عملی طور پر ایسے آلات تیار کرنا ایک مشکل مسئلہ رہا ہے۔

    آج کے سب سے بڑے کوانٹم کمپیوٹرز میں ابھی بھی صرف چند سو \”کوبِٹس\” ہیں، جو ڈیجیٹل بٹس کے کوانٹم مساوی ہیں۔

    اب، MIT کے محققین نے qubits بنانے اور ڈیٹا کو پڑھنے اور لکھنے کے لیے انہیں کنٹرول کرنے کے لیے ایک نیا طریقہ تجویز کیا ہے۔ طریقہ، جو اس مرحلے پر نظریاتی ہے، جوہری مرکزے کے گھماؤ کو ماپنے اور کنٹرول کرنے پر مبنی ہے، جس میں قدرے مختلف رنگوں کے دو لیزرز سے روشنی کے شہتیر کا استعمال کیا جاتا ہے۔ ان نتائج کو جرنل میں شائع ہونے والے ایک مقالے میں بیان کیا گیا ہے۔ جسمانی جائزہ Xایم آئی ٹی کے ڈاکٹریٹ کے طالب علم ہاوئی سو، پروفیسرز جو لی اور پاولا کپیلارو، اور چار دیگر نے لکھا ہے۔

    جوہری گھماؤ کو طویل عرصے سے کوانٹم پر مبنی انفارمیشن پروسیسنگ اور کمیونیکیشن سسٹم کے لیے ممکنہ عمارت کے بلاکس کے طور پر تسلیم کیا جاتا رہا ہے، اور اسی طرح فوٹون، ابتدائی ذرات جو کہ الیکٹرو میگنیٹک ریڈی ایشن کے سمجھدار پیکٹ ہیں، یا \”کوانٹا\” ہیں۔ لیکن ان دونوں کوانٹم اشیاء کو ایک ساتھ کام کرنے کے لیے اکٹھا کرنا مشکل تھا کیونکہ ایٹم نیوکلی اور فوٹان بمشکل ہی آپس میں تعامل کرتے ہیں، اور ان کی فطری تعدد شدت کے چھ سے نو آرڈرز سے مختلف ہوتی ہے۔

    ایم آئی ٹی ٹیم کے تیار کردہ نئے عمل میں، آنے والی لیزر بیم کی فریکوئنسی میں فرق جوہری اسپن کی منتقلی کی تعدد سے میل کھاتا ہے، جوہری اسپن کو ایک خاص طریقے سے پلٹنے کے لیے جھٹکا دیتا ہے۔

    جوہری سائنس اور انجینئرنگ کے پروفیسر کیپیلارو کا کہنا ہے کہ \”ہمیں لیزرز سے آپٹیکل فوٹون کے ساتھ جوہری گھماؤ کو انٹرفیس کرنے کا ایک نیا، طاقتور طریقہ ملا ہے۔\” \”یہ نوول کپلنگ میکانزم ان کے کنٹرول اور پیمائش کو قابل بناتا ہے، جو اب جوہری گھماؤ کو کوبٹس کے طور پر استعمال کرنا ایک بہت زیادہ امید افزا کوشش بناتا ہے۔\”

    محققین کا کہنا ہے کہ یہ عمل مکمل طور پر قابل عمل ہے۔ مثال کے طور پر، کسی ایک لیزر کو موجودہ ٹیلی کام سسٹمز کی فریکوئنسی سے ملنے کے لیے ٹیون کیا جا سکتا ہے، اس طرح جوہری گھماؤ کو کوانٹم ریپیٹرز میں تبدیل کر کے طویل فاصلے تک کوانٹم کمیونیکیشن کو قابل بنایا جا سکتا ہے۔

    جوہری گھماؤ کو متاثر کرنے کے لیے روشنی کو استعمال کرنے کی پچھلی کوششیں بالواسطہ تھیں، جو اس نیوکلئس کے ارد گرد الیکٹران کے گھماؤ کے بجائے جوڑتی تھیں، جو کہ مقناطیسی تعامل کے باوجود نیوکلئس کو متاثر کرتی تھیں۔ لیکن اس کے لیے قریبی غیر جوڑی والے الیکٹران اسپن کی موجودگی کی ضرورت ہوتی ہے اور جوہری گھماؤ پر اضافی شور پیدا ہوتا ہے۔ نئے نقطہ نظر کے لئے، محققین نے اس حقیقت کا فائدہ اٹھایا کہ بہت سے نیوکللیوں میں ایک برقی کواڈروپول ہوتا ہے، جو ماحول کے ساتھ برقی جوہری کواڈروپولر تعامل کا باعث بنتا ہے۔ یہ تعامل روشنی سے متاثر ہو سکتا ہے تاکہ خود نیوکلئس کی حالت کو تبدیل کیا جا سکے۔

    لی کا کہنا ہے کہ \”جوہری اسپن عام طور پر بہت کمزور تعامل کرتا ہے۔ \”لیکن اس حقیقت کو استعمال کرتے ہوئے کہ کچھ نیوکلی میں الیکٹرک کواڈروپول ہوتا ہے، ہم اس سیکنڈ آرڈر، نان لائنر آپٹیکل اثر کو آمادہ کر سکتے ہیں جو براہ راست نیوکلیئر سپن سے جوڑتا ہے، بغیر کسی انٹرمیڈیٹ الیکٹران اسپن کے۔ یہ ہمیں نیوکلیئر سپن میں براہ راست ہیرا پھیری کرنے کی اجازت دیتا ہے۔\”

    دیگر چیزوں کے علاوہ، یہ مواد کے آاسوٹوپس کی درست شناخت اور یہاں تک کہ نقشہ سازی کی بھی اجازت دے سکتا ہے، جبکہ رامن سپیکٹروسکوپی، جو کہ مشابہ طبیعیات پر مبنی ایک اچھی طرح سے قائم شدہ طریقہ ہے، مواد کی کیمسٹری اور ساخت کی شناخت کر سکتی ہے، لیکن آاسوٹوپس نہیں۔ محققین کا کہنا ہے کہ اس صلاحیت میں بہت سی ایپلی کیشنز ہوسکتی ہیں۔

    جہاں تک کوانٹم میموری کا تعلق ہے، کوانٹم کمپیوٹنگ کے لیے اس وقت استعمال کیے جانے والے یا سمجھے جانے والے عام آلات میں ہم آہنگی کے اوقات ہوتے ہیں – یعنی ذخیرہ شدہ معلومات کو قابل اعتماد طریقے سے برقرار رکھا جا سکتا ہے – جو کہ ایک سیکنڈ کے چھوٹے حصوں میں ماپا جاتا ہے۔ لیکن نیوکلیئر اسپن سسٹم کے ساتھ، کوانٹم ہم آہنگی کے اوقات گھنٹوں میں ماپا جاتا ہے۔

    ٹیم کا کہنا ہے کہ چونکہ آپٹیکل فوٹوون طویل فاصلے تک مواصلات کے لیے فائبر آپٹک نیٹ ورکس کے ذریعے استعمال کیے جاتے ہیں، اس لیے ان فوٹونز کو براہ راست کوانٹم میموری یا سینسنگ ڈیوائسز میں جوڑنے کی صلاحیت نئے کمیونیکیشن سسٹمز میں اہم فوائد فراہم کر سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، اثر طول موج کے ایک سیٹ کو دوسرے میں ترجمہ کرنے کا ایک موثر طریقہ فراہم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سو کا کہنا ہے کہ \”ہم مائیکرو ویو فوٹونز اور آپٹیکل فوٹونز کی نقل و حمل کے لیے جوہری گھماؤ کے استعمال کے بارے میں سوچ رہے ہیں،\” انہوں نے مزید کہا کہ یہ دوسرے طریقوں کے مقابلے میں اس طرح کے ترجمے کے لیے زیادہ مخلصی فراہم کر سکتا ہے۔

    اب تک، کام نظریاتی ہے، لہذا اگلا مرحلہ اصل لیبارٹری کے آلات میں تصور کو نافذ کرنا ہے، شاید سب سے پہلے سپیکٹروسکوپک نظام میں۔ \”یہ اصولی تجربے کے لیے ایک اچھا امیدوار ہو سکتا ہے،\” سو کہتے ہیں۔ وہ کہتے ہیں کہ اس کے بعد، وہ کوانٹم ڈیوائسز جیسے میموری یا نقل و حمل کے اثرات سے نمٹیں گے۔

    اس ٹیم میں MIT میں Changhao Li، Guoqing Wang، Hua Wang، Hao Tang، اور Ariel Barr بھی شامل تھے۔



    Source link

  • Engineers discover a new way to control atomic nuclei as \’qubits\’: Using lasers, researchers can directly control a property of nuclei called spin, that can encode quantum information.

    اصولی طور پر، کوانٹم پر مبنی ڈیوائسز جیسے کہ کمپیوٹر اور سینسر بہت سے پیچیدہ کاموں کو انجام دینے کے لیے روایتی ڈیجیٹل ٹیکنالوجیز کو کافی حد تک پیچھے چھوڑ سکتے ہیں۔ لیکن ٹیک کمپنیوں کے ساتھ ساتھ تعلیمی اور سرکاری لیبز کی جانب سے زبردست سرمایہ کاری کے باوجود عملی طور پر ایسے آلات تیار کرنا ایک مشکل مسئلہ رہا ہے۔

    آج کے سب سے بڑے کوانٹم کمپیوٹرز میں ابھی بھی صرف چند سو \”کوبِٹس\” ہیں، جو ڈیجیٹل بٹس کے کوانٹم مساوی ہیں۔

    اب، MIT کے محققین نے qubits بنانے اور ڈیٹا کو پڑھنے اور لکھنے کے لیے انہیں کنٹرول کرنے کے لیے ایک نیا طریقہ تجویز کیا ہے۔ طریقہ، جو اس مرحلے پر نظریاتی ہے، جوہری مرکزے کے گھماؤ کو ماپنے اور کنٹرول کرنے پر مبنی ہے، جس میں قدرے مختلف رنگوں کے دو لیزرز سے روشنی کے شہتیر کا استعمال کیا جاتا ہے۔ ان نتائج کو جرنل میں شائع ہونے والے ایک مقالے میں بیان کیا گیا ہے۔ جسمانی جائزہ Xایم آئی ٹی کے ڈاکٹریٹ کے طالب علم ہاوئی سو، پروفیسرز جو لی اور پاولا کپیلارو، اور چار دیگر نے لکھا ہے۔

    جوہری گھماؤ کو طویل عرصے سے کوانٹم پر مبنی انفارمیشن پروسیسنگ اور کمیونیکیشن سسٹم کے لیے ممکنہ عمارت کے بلاکس کے طور پر تسلیم کیا جاتا رہا ہے، اور اسی طرح فوٹون، ابتدائی ذرات جو کہ الیکٹرو میگنیٹک ریڈی ایشن کے سمجھدار پیکٹ ہیں، یا \”کوانٹا\” ہیں۔ لیکن ان دونوں کوانٹم اشیاء کو ایک ساتھ کام کرنے کے لیے اکٹھا کرنا مشکل تھا کیونکہ ایٹم نیوکلی اور فوٹان بمشکل ہی آپس میں تعامل کرتے ہیں، اور ان کی فطری تعدد شدت کے چھ سے نو آرڈرز سے مختلف ہوتی ہے۔

    ایم آئی ٹی ٹیم کے تیار کردہ نئے عمل میں، آنے والی لیزر بیم کی فریکوئنسی میں فرق جوہری اسپن کی منتقلی کی تعدد سے میل کھاتا ہے، جوہری اسپن کو ایک خاص طریقے سے پلٹنے کے لیے جھٹکا دیتا ہے۔

    جوہری سائنس اور انجینئرنگ کے پروفیسر کیپیلارو کا کہنا ہے کہ \”ہمیں لیزرز سے آپٹیکل فوٹون کے ساتھ جوہری گھماؤ کو انٹرفیس کرنے کا ایک نیا، طاقتور طریقہ ملا ہے۔\” \”یہ نوول کپلنگ میکانزم ان کے کنٹرول اور پیمائش کو قابل بناتا ہے، جو اب جوہری گھماؤ کو کوبٹس کے طور پر استعمال کرنا ایک بہت زیادہ امید افزا کوشش بناتا ہے۔\”

    محققین کا کہنا ہے کہ یہ عمل مکمل طور پر قابل عمل ہے۔ مثال کے طور پر، کسی ایک لیزر کو موجودہ ٹیلی کام سسٹمز کی فریکوئنسی سے ملنے کے لیے ٹیون کیا جا سکتا ہے، اس طرح جوہری گھماؤ کو کوانٹم ریپیٹرز میں تبدیل کر کے طویل فاصلے تک کوانٹم کمیونیکیشن کو قابل بنایا جا سکتا ہے۔

    جوہری گھماؤ کو متاثر کرنے کے لیے روشنی کو استعمال کرنے کی پچھلی کوششیں بالواسطہ تھیں، جو اس نیوکلئس کے ارد گرد الیکٹران کے گھماؤ کے بجائے جوڑتی تھیں، جو کہ مقناطیسی تعامل کے باوجود نیوکلئس کو متاثر کرتی تھیں۔ لیکن اس کے لیے قریبی غیر جوڑی والے الیکٹران اسپن کی موجودگی کی ضرورت ہوتی ہے اور جوہری گھماؤ پر اضافی شور پیدا ہوتا ہے۔ نئے نقطہ نظر کے لئے، محققین نے اس حقیقت کا فائدہ اٹھایا کہ بہت سے نیوکللیوں میں ایک برقی کواڈروپول ہوتا ہے، جو ماحول کے ساتھ برقی جوہری کواڈروپولر تعامل کا باعث بنتا ہے۔ یہ تعامل روشنی سے متاثر ہو سکتا ہے تاکہ خود نیوکلئس کی حالت کو تبدیل کیا جا سکے۔

    لی کا کہنا ہے کہ \”جوہری اسپن عام طور پر بہت کمزور تعامل کرتا ہے۔ \”لیکن اس حقیقت کو استعمال کرتے ہوئے کہ کچھ نیوکلی میں الیکٹرک کواڈروپول ہوتا ہے، ہم اس سیکنڈ آرڈر، نان لائنر آپٹیکل اثر کو آمادہ کر سکتے ہیں جو براہ راست نیوکلیئر سپن سے جوڑتا ہے، بغیر کسی انٹرمیڈیٹ الیکٹران اسپن کے۔ یہ ہمیں نیوکلیئر سپن میں براہ راست ہیرا پھیری کرنے کی اجازت دیتا ہے۔\”

    دیگر چیزوں کے علاوہ، یہ مواد کے آاسوٹوپس کی درست شناخت اور یہاں تک کہ نقشہ سازی کی بھی اجازت دے سکتا ہے، جبکہ رامن سپیکٹروسکوپی، جو کہ مشابہ طبیعیات پر مبنی ایک اچھی طرح سے قائم شدہ طریقہ ہے، مواد کی کیمسٹری اور ساخت کی شناخت کر سکتی ہے، لیکن آاسوٹوپس نہیں۔ محققین کا کہنا ہے کہ اس صلاحیت میں بہت سی ایپلی کیشنز ہوسکتی ہیں۔

    جہاں تک کوانٹم میموری کا تعلق ہے، کوانٹم کمپیوٹنگ کے لیے اس وقت استعمال کیے جانے والے یا سمجھے جانے والے عام آلات میں ہم آہنگی کے اوقات ہوتے ہیں – یعنی ذخیرہ شدہ معلومات کو قابل اعتماد طریقے سے برقرار رکھا جا سکتا ہے – جو کہ ایک سیکنڈ کے چھوٹے حصوں میں ماپا جاتا ہے۔ لیکن نیوکلیئر اسپن سسٹم کے ساتھ، کوانٹم ہم آہنگی کے اوقات گھنٹوں میں ماپا جاتا ہے۔

    ٹیم کا کہنا ہے کہ چونکہ آپٹیکل فوٹوون طویل فاصلے تک مواصلات کے لیے فائبر آپٹک نیٹ ورکس کے ذریعے استعمال کیے جاتے ہیں، اس لیے ان فوٹونز کو براہ راست کوانٹم میموری یا سینسنگ ڈیوائسز میں جوڑنے کی صلاحیت نئے کمیونیکیشن سسٹمز میں اہم فوائد فراہم کر سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، اثر طول موج کے ایک سیٹ کو دوسرے میں ترجمہ کرنے کا ایک موثر طریقہ فراہم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سو کا کہنا ہے کہ \”ہم مائیکرو ویو فوٹونز اور آپٹیکل فوٹونز کی نقل و حمل کے لیے جوہری گھماؤ کے استعمال کے بارے میں سوچ رہے ہیں،\” انہوں نے مزید کہا کہ یہ دوسرے طریقوں کے مقابلے میں اس طرح کے ترجمے کے لیے زیادہ مخلصی فراہم کر سکتا ہے۔

    اب تک، کام نظریاتی ہے، لہذا اگلا مرحلہ اصل لیبارٹری کے آلات میں تصور کو نافذ کرنا ہے، شاید سب سے پہلے سپیکٹروسکوپک نظام میں۔ \”یہ اصولی تجربے کے لیے ایک اچھا امیدوار ہو سکتا ہے،\” سو کہتے ہیں۔ وہ کہتے ہیں کہ اس کے بعد، وہ کوانٹم ڈیوائسز جیسے میموری یا نقل و حمل کے اثرات سے نمٹیں گے۔

    اس ٹیم میں MIT میں Changhao Li، Guoqing Wang، Hua Wang، Hao Tang، اور Ariel Barr بھی شامل تھے۔



    Source link

  • Engineers discover a new way to control atomic nuclei as \’qubits\’: Using lasers, researchers can directly control a property of nuclei called spin, that can encode quantum information.

    اصولی طور پر، کوانٹم پر مبنی ڈیوائسز جیسے کہ کمپیوٹر اور سینسر بہت سے پیچیدہ کاموں کو انجام دینے کے لیے روایتی ڈیجیٹل ٹیکنالوجیز کو کافی حد تک پیچھے چھوڑ سکتے ہیں۔ لیکن ٹیک کمپنیوں کے ساتھ ساتھ تعلیمی اور سرکاری لیبز کی جانب سے زبردست سرمایہ کاری کے باوجود عملی طور پر ایسے آلات تیار کرنا ایک مشکل مسئلہ رہا ہے۔

    آج کے سب سے بڑے کوانٹم کمپیوٹرز میں ابھی بھی صرف چند سو \”کوبِٹس\” ہیں، جو ڈیجیٹل بٹس کے کوانٹم مساوی ہیں۔

    اب، MIT کے محققین نے qubits بنانے اور ڈیٹا کو پڑھنے اور لکھنے کے لیے انہیں کنٹرول کرنے کے لیے ایک نیا طریقہ تجویز کیا ہے۔ طریقہ، جو اس مرحلے پر نظریاتی ہے، جوہری مرکزے کے گھماؤ کو ماپنے اور کنٹرول کرنے پر مبنی ہے، جس میں قدرے مختلف رنگوں کے دو لیزرز سے روشنی کے شہتیر کا استعمال کیا جاتا ہے۔ ان نتائج کو جرنل میں شائع ہونے والے ایک مقالے میں بیان کیا گیا ہے۔ جسمانی جائزہ Xایم آئی ٹی کے ڈاکٹریٹ کے طالب علم ہاوئی سو، پروفیسرز جو لی اور پاولا کپیلارو، اور چار دیگر نے لکھا ہے۔

    جوہری گھماؤ کو طویل عرصے سے کوانٹم پر مبنی انفارمیشن پروسیسنگ اور کمیونیکیشن سسٹم کے لیے ممکنہ عمارت کے بلاکس کے طور پر تسلیم کیا جاتا رہا ہے، اور اسی طرح فوٹون، ابتدائی ذرات جو کہ الیکٹرو میگنیٹک ریڈی ایشن کے سمجھدار پیکٹ ہیں، یا \”کوانٹا\” ہیں۔ لیکن ان دونوں کوانٹم اشیاء کو ایک ساتھ کام کرنے کے لیے اکٹھا کرنا مشکل تھا کیونکہ ایٹم نیوکلی اور فوٹان بمشکل ہی آپس میں تعامل کرتے ہیں، اور ان کی فطری تعدد شدت کے چھ سے نو آرڈرز سے مختلف ہوتی ہے۔

    ایم آئی ٹی ٹیم کے تیار کردہ نئے عمل میں، آنے والی لیزر بیم کی فریکوئنسی میں فرق جوہری اسپن کی منتقلی کی تعدد سے میل کھاتا ہے، جوہری اسپن کو ایک خاص طریقے سے پلٹنے کے لیے جھٹکا دیتا ہے۔

    جوہری سائنس اور انجینئرنگ کے پروفیسر کیپیلارو کا کہنا ہے کہ \”ہمیں لیزرز سے آپٹیکل فوٹون کے ساتھ جوہری گھماؤ کو انٹرفیس کرنے کا ایک نیا، طاقتور طریقہ ملا ہے۔\” \”یہ نوول کپلنگ میکانزم ان کے کنٹرول اور پیمائش کو قابل بناتا ہے، جو اب جوہری گھماؤ کو کوبٹس کے طور پر استعمال کرنا ایک بہت زیادہ امید افزا کوشش بناتا ہے۔\”

    محققین کا کہنا ہے کہ یہ عمل مکمل طور پر قابل عمل ہے۔ مثال کے طور پر، کسی ایک لیزر کو موجودہ ٹیلی کام سسٹمز کی فریکوئنسی سے ملنے کے لیے ٹیون کیا جا سکتا ہے، اس طرح جوہری گھماؤ کو کوانٹم ریپیٹرز میں تبدیل کر کے طویل فاصلے تک کوانٹم کمیونیکیشن کو قابل بنایا جا سکتا ہے۔

    جوہری گھماؤ کو متاثر کرنے کے لیے روشنی کو استعمال کرنے کی پچھلی کوششیں بالواسطہ تھیں، جو اس نیوکلئس کے ارد گرد الیکٹران کے گھماؤ کے بجائے جوڑتی تھیں، جو کہ مقناطیسی تعامل کے باوجود نیوکلئس کو متاثر کرتی تھیں۔ لیکن اس کے لیے قریبی غیر جوڑی والے الیکٹران اسپن کی موجودگی کی ضرورت ہوتی ہے اور جوہری گھماؤ پر اضافی شور پیدا ہوتا ہے۔ نئے نقطہ نظر کے لئے، محققین نے اس حقیقت کا فائدہ اٹھایا کہ بہت سے نیوکللیوں میں ایک برقی کواڈروپول ہوتا ہے، جو ماحول کے ساتھ برقی جوہری کواڈروپولر تعامل کا باعث بنتا ہے۔ یہ تعامل روشنی سے متاثر ہو سکتا ہے تاکہ خود نیوکلئس کی حالت کو تبدیل کیا جا سکے۔

    لی کا کہنا ہے کہ \”جوہری اسپن عام طور پر بہت کمزور تعامل کرتا ہے۔ \”لیکن اس حقیقت کو استعمال کرتے ہوئے کہ کچھ نیوکلی میں الیکٹرک کواڈروپول ہوتا ہے، ہم اس سیکنڈ آرڈر، نان لائنر آپٹیکل اثر کو آمادہ کر سکتے ہیں جو براہ راست نیوکلیئر سپن سے جوڑتا ہے، بغیر کسی انٹرمیڈیٹ الیکٹران اسپن کے۔ یہ ہمیں نیوکلیئر سپن میں براہ راست ہیرا پھیری کرنے کی اجازت دیتا ہے۔\”

    دیگر چیزوں کے علاوہ، یہ مواد کے آاسوٹوپس کی درست شناخت اور یہاں تک کہ نقشہ سازی کی بھی اجازت دے سکتا ہے، جبکہ رامن سپیکٹروسکوپی، جو کہ مشابہ طبیعیات پر مبنی ایک اچھی طرح سے قائم شدہ طریقہ ہے، مواد کی کیمسٹری اور ساخت کی شناخت کر سکتی ہے، لیکن آاسوٹوپس نہیں۔ محققین کا کہنا ہے کہ اس صلاحیت میں بہت سی ایپلی کیشنز ہوسکتی ہیں۔

    جہاں تک کوانٹم میموری کا تعلق ہے، کوانٹم کمپیوٹنگ کے لیے اس وقت استعمال کیے جانے والے یا سمجھے جانے والے عام آلات میں ہم آہنگی کے اوقات ہوتے ہیں – یعنی ذخیرہ شدہ معلومات کو قابل اعتماد طریقے سے برقرار رکھا جا سکتا ہے – جو کہ ایک سیکنڈ کے چھوٹے حصوں میں ماپا جاتا ہے۔ لیکن نیوکلیئر اسپن سسٹم کے ساتھ، کوانٹم ہم آہنگی کے اوقات گھنٹوں میں ماپا جاتا ہے۔

    ٹیم کا کہنا ہے کہ چونکہ آپٹیکل فوٹوون طویل فاصلے تک مواصلات کے لیے فائبر آپٹک نیٹ ورکس کے ذریعے استعمال کیے جاتے ہیں، اس لیے ان فوٹونز کو براہ راست کوانٹم میموری یا سینسنگ ڈیوائسز میں جوڑنے کی صلاحیت نئے کمیونیکیشن سسٹمز میں اہم فوائد فراہم کر سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، اثر طول موج کے ایک سیٹ کو دوسرے میں ترجمہ کرنے کا ایک موثر طریقہ فراہم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سو کا کہنا ہے کہ \”ہم مائیکرو ویو فوٹونز اور آپٹیکل فوٹونز کی نقل و حمل کے لیے جوہری گھماؤ کے استعمال کے بارے میں سوچ رہے ہیں،\” انہوں نے مزید کہا کہ یہ دوسرے طریقوں کے مقابلے میں اس طرح کے ترجمے کے لیے زیادہ مخلصی فراہم کر سکتا ہے۔

    اب تک، کام نظریاتی ہے، لہذا اگلا مرحلہ اصل لیبارٹری کے آلات میں تصور کو نافذ کرنا ہے، شاید سب سے پہلے سپیکٹروسکوپک نظام میں۔ \”یہ اصولی تجربے کے لیے ایک اچھا امیدوار ہو سکتا ہے،\” سو کہتے ہیں۔ وہ کہتے ہیں کہ اس کے بعد، وہ کوانٹم ڈیوائسز جیسے میموری یا نقل و حمل کے اثرات سے نمٹیں گے۔

    اس ٹیم میں MIT میں Changhao Li، Guoqing Wang، Hua Wang، Hao Tang، اور Ariel Barr بھی شامل تھے۔



    Source link