क्वांटम जालक परमाणुओं को 10 सेकंड तक रिकॉर्ड लंबे समय तक उलझाए रखा.

ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक दो अलग-अलग परमाणु—स्ट्रोंशियम और कैल्सियम—का उपयोग करके एक क्वांटम नेटवर्क विकसित किया है और 10 सेकंड की एक दुरानीय क्वांटम जुड़ाव (entanglement) अवधि का रिकॉर्ड बनाया है। यह साधन वितरित क्वांटम कंप्यूटिंग नेटवर्क के विकसित करने में अत्यंत महत्वपूर्ण है, जो परमाणुओं के बीच जुड़ाव की अवधियों को और विस्तृत करने का मार्ग खोलता है।

क्वांटम भौतिकी में सबसे अधिक आशावादी विकासों में से एक क्वांटम कंप्यूटिंग तकनीक के विकास में है। जानकारी को सहेजने और प्रोसेस करने के लिए क्वांटम बिट्स () का उपयोग करते हैं। क्लासिकाल बिट्स के विपरीत जो केवल 0 या 1 का मान सहे सकते हैं, क्वांटम बिट्स 0 और 1 के बीच एक से अधिक मान सहे सकते हैं और उन्हें जानकारी प्रोसिंग में एक साथ उपयोग कर सकते हैं।

इसतरह क्वांटम बिट्स (qubits) बहु-डेटा मात्राओं को प्रोसेस करने के लिए एक घातीय (exponential) दृष्टिकोण प्रदान करते हैं; जो आज सबसे तेज़ सुपरकंप्यूटरों को हल करने में दशकों का समय लग सकता है, ऐसी समस्याओं से निपटने में मदद कर सकता है। अतः क्वांटम कंप्यूटरों को अगली सीमा के रूप में देखा जा रहा है। हालांकि, स्केलेबल क्वांटम कंप्यूटिंग की एक क्रिटिकल घटक क्वांटम एंटैंगलमेंट है।

विविधता क्यों मुख्य है?

क्वांटम बिट एक साथ कई मानों को सहेज सकता है, लेकिन इसकी वास्तविक उपयुक्तता इस बात में छिपी है कि यह एक साथ अनेक अन्य क्वांटम बिट्स से जुड़ा होता है, जिससे एक साथ बहुत सारे सहबंधनों (कोरेलेशन्स) की जाँच की जा सकती है। यह केवल तभी संभव है जब एक क्वांटम बिट अन्य क्वांटम बिट से उलझा (एंटेंगल्ड) हो, अर्थात् एक क्वांटम बिट दूसरी क्वांटम बिट की स्थिति को निर्धारित करता है; भौतिक रूप से जुड़े होने की ज़रूरत नहीं होती।

जटिलता एक साथ बहु-क्यूबिट तार्किक गेट बनाने में भी मदद करती है, जिससे क्यूबिट्स प्राकृतिक रूप से अधिक विलक्त मानक इकाइयों की तुलना में अधिक गतिशील रूप से परस्पर क्रिया करते हैं। इसके अतिरिक्त, यह क्यूम्प्यूटरों को अधिक जटिल डेटा संरचनाओं के साथ सामना करने और दुनिया द्वारा देखे गए कुछ सबसे कठिन समस्याओं का हल खोजने में क्षमता प्रदान करता है।

सबसे महत्वपूर्ण यह है कि क्वांटम राज्य-बंधन (entanglement) क्वांटम टेलीपोर्टेशन और विभिन्न क्वांटम प्रोसेसर के क्वांटम बिट्स को वास्तव में साथ-साथ बांटे बिना जानकारी बांचने की क्षमता प्रदान करता है। यह वितरित क्वांटम अनुबंधान (infrastructure) के निर्माण को आसान बनाकर क्वांटम गणना की क्षमताओं को स्केलीय रूप में विकसित करने में सहायता करता है।

ऑक्सफोर्ड की खोजें कैसे मदद करेंगी?

अनुसंधानकर्ताओं ने अपने प्रयोग में स्ट्रोंशियम और कैल्शियम परमाणुओं का उपयोग किया और प्रत्येक को दो अलग-अलग स्थानों पर रखा। जब प्रकाश स्ट्रोंशियम परमाणुओं को एक-दूसरे से जोड़ता हा, तो टीम स्थानीय प्रक्रियाओं का उपयोग करके क्वांटम उलझाव (entanglement) को कैल्शियम परमाणुओं तक फैला दिया और चारों परमाणुओं को शामिल करते हुए एक साझा क्वांटम अवस्था का निर्माण किया।

अनुसंधानकर्ताओं का इस सेटअप में कैल्सियम का उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि वो स्ट्रोन्टियम की तुलना में चुम्बकीय शोर के प्रति कम संवेदनशील है और इसके क्वांटम अवस्था को बहुत अधिक समय तक बनाए रखने के लिए उपयोग किया जा सकता है।

विभिन्न परमाणु प्रकार क्वांटम अनुप्रयोगों के लिए विभिन्न फ़ायदे और नुकसान प्रदान करते हैं,” ओक्सफ़ोर्ड के अनुसंधान कर्ता डुगाल मेन ने एक प्रेस बयान में कहा। “क्वांटम कंप्यूटर में एक से अधिक परमाणु प्रकारों का होना आपको प्रत्येक की सर्वोत्तम विशेषताओं से लाभ उठाने में सहायता करता है।

अनुसंधानकर्ताओं ने दिखाया कि विभिन्न परमाणुओं का उपयोग करने का फायदा यह है कि एक ही परमाणु समूह से प्राप्त कुछ मिलीसेकंड की अवधि के बदले 10 सेकंड तक क्वांटम उलझाव (quantum entanglement) को बनाए रखना संभव है।

“यह भविष्य के क्वांटम नेटवर्कों के लिए फायदेमंद साबित हो सकता है, जहाँ कुछ दूर-दुराने पर स्थित परमाणुओं को एक सामान्य क्वांटम अवस्था को साझा करने और उसकी रक्षा करने की आवश्यकता वाली कार्याईयाँ होती हैं,” कहा वे, जो इस अनुसंधान में शामिल ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के अनुसंधान करने वाले गैब्रिएल आरानेडा ने एक प्रेस बयान में बताया।

इसमें क्वांटम कंप्यूटिंग, दूरस्थ स्थानों में किए जाने वाले अधिक सटीक माप और विभिन्न प्रकार के परमाणु घड़ियों की तुलना शामिल हो सकती हैं।

अनुसंधानकर्ताओं ने अपने नतिज़ाओं को Physical Review Letters पत्रिका में प्रकाशित किया।