آواز پھڑی گئی چھالاں ماردی، اک اک کوانٹم کر کے
گٹار دی تار چھیڑو تے آواز ہولی ہولی مک جاندی اے۔ پر کوانٹم میکینکس دی پیشگوئی اے کہ ہر تھرتھراندی شے دی توانائی وکھرے وکھرے پیکٹاں وچ آؤندی اے — فونون (phonons)، آواز دے کوانٹم۔ اڑچن ایہ اے کہ تسیں اوہناں نوں شے دی حرکت ویکھ کے نئیں ویکھ سکدے۔ تھاں دا ناپ ہمیشہ بس اک ہموار قوت نمائی (exponential) گھاٹا ای وکھاؤندا اے، بالکل اک کلاسیکی جھولن والے وانگ۔
پیکٹاں نوں ظاہر کرن لئی، تہانوں آپ توانائی ناپنی پیندی اے، تے اوہنوں چھیڑے بغیر: اک ایسا ناپ جیہنوں کوانٹم نان ڈیمولیشن ناپ (quantum non-demolition measurement) آکھدے نیں۔ توانائی دے درجیاں وچکار ایہو جیہیاں چھالاں پہلاں پھڑے ہوئے اکلے آئناں وچ، فیر خولاں (cavities) وچ قید روشنی دے ذریاں لئی ویکھیاں گئیاں۔ سٹینفورڈ یونیورسٹی تے SLAC دی اک ٹیم نے، امیر صفوی نائینی (Amir Safavi-Naeini) دی اگوائی وچ، ہُن ایہ اک تھرتھراندی شے لئی کر وکھایا اے۔
کیوبٹ اُتے تردا اک قلم
تھرتھراندی شے لیتھیم نیوبیٹ (lithium niobate) دا اک ننھا ٹکڑا اے، اک قلم جو تھرتھراہٹ نوں وولٹیج وچ بدلدا اے۔ ایہ اک نقش والے شہتیر دے وچکار بیٹھا اے جیہدیاں دہرائیاں موریاں صوتی شیشیاں وانگ کم کردیاں نیں تے تھرتھراہٹ نوں اندر قید رکھدیاں نیں۔ ایہدی مؤثر کمیت لگ بھگ 0.2 پیکوگرام اے — اک گرام دے کھرب ویں حصے دا پنجواں حصہ۔
پتہ لاؤن والا اک سپر کنڈکٹنگ کیوبٹ اے، اوسے قسم دا سرکٹ جو کوانٹم کمپیوٹراں وچ ورتیا جاندا اے۔ دوویں حصے وکھرے بنائے جاندے نیں، فیر اک باریک جوڑن والی مشین قلم نوں کیوبٹ اُتے چھاپ دیندی اے، تاں جو ٹکڑا اوہدے توں بس 75 نینومیٹر اُتے تردا رہوے۔
جوڑ اینج کم کردا اے: ٹکڑے وچ ہر فونون کیوبٹ دی فریکوئنسی نوں 328 کلوہرٹز کھسکا دیندا اے۔ اک چھوٹی پلس لڑی دا ویلا ٹھیک رکھ کے، جے فونوناں دی گنتی جفت ہووے تاں کیوبٹ اک حالت وچ مکدا اے تے جے طاق ہووے تاں دوجی وچ۔ کیوں جے عملی طور تے ٹکڑا اک توں ودھ فونون نئیں رکھدا، ایہ اک سادہ سوال بن جاندا اے: صفر یا اک؟ ہر جانچ لگ بھگ 12 مائیکرو سیکنڈ لیندی اے۔
چھالاں
پہلاں، ٹیم نے اک اکلا فونون پچھاننا سکھیا۔ اک اکلی جانچ بس لگ بھگ 68% واری ٹھیک ہوندی اے، ایس لئی اوہ ایہنوں دہراؤندے نیں: لگاتار چھ “اک فونون” جواباں مگروں، ٹکڑے کول 85% امکان نال بالکل اک فونون ہوندا اے۔
فیر اوہ پچھدے رہے — لگاتار 294 واری۔ کچے جواب ای اکھ نال ایہ وکھا دیندے نیں: بہتا “اک” والا اک لما ٹوٹا، فیر بہتا “صفر” ول اک اچانک موڑ۔ ٹکڑے نے اپنی توانائی ہولی ہولی نئیں رسائی؛ اوہنے اپنا اکلا فونون اک چھال وچ گوایا، اک بے ترتیب پل اُتے جو اک دوڑ توں دوجی تیک وکھرا سی۔ ایہناں چھالاں دے ویلے اک قوت نمائی قانون دی پیروی کردے نیں، جو اک آپ مہارے، بے یادداشت عمل دی نشانی اے۔
عدد جو ایہ ممکن بناؤندے نیں
- ایس ٹکڑے وچ اک فونون 2.1 ملی سیکنڈ جیوندا رہندا اے، جیہنوں لکھاری گیگاہرٹز فریکوئنسیاں اُتے ایس قسم دے ریزونیٹر لئی بہت ای لما آکھدے نیں۔ اوہ ایہدا سہرا دو چوناں دے سر بنھدے نیں: کوئی دھات ریزونیٹر نوں نئیں چھوہندی، تے اوہدی اُتلی سطح اُتے اوہ آئن بیم کدی نئیں پیندی جو اوہنوں کھودن لئی ورتی جاندی اے۔
- ایس نال اک فونون دی عمر وچ لگ بھگ 170 جانچاں دی تھاں بن جاندی اے۔
- ہر جانچ فونون نوں لگ بھگ 99% واری صحیح سلامت چھڈدی اے۔ ایہ ننھی جیہی چھیڑ، جدوں تیک فونون ویکھیا جا رہیا ہووے، اوہدی عمر نوں لگ بھگ 0.65 ملی سیکنڈ تیک گھٹا دیندی اے۔
- رلیا ملیا کارکردگی دا پیمانہ، جیہنوں کوآپریٹیویٹی (cooperativity) آکھدے نیں، 30 لکھ توں ودھ اے، جیہنوں لکھاری ہور کوانٹم صوتی پلیٹ فارماں نالوں دس گنا چنگا دسدے نیں۔
آواز توں بنے کوانٹم بِٹاں ول
لکھاریاں دا اگلا قدم اک “دوہری پٹڑی” (dual-rail) کوانٹم بِٹ اے جو اک کیوبٹ سانجھا کرن والے دو مشینی ریزونیٹراں توں بنیا ہووے، جتھے فونون دا گواچنا اک پھڑی جان والی غلطی بن جاندا اے۔ اوہناں دی چھاپن دی تکنیک اکو چِپ اُتے کئی ریزونیٹر رکھن دیندی اے۔ اوہ سینسراں ول وی اشارہ کردے نیں: اینی ہولی، اینی دیر تھرتھراندی شے اوہی اے جو اک اکلے سالمے (molecule) نوں تولن لئی لوڑیندی اے۔
فی الحال، ناپ دیاں حداں ہُن وی نیں: اک اکلی جانچ مکمل ہون توں بہت دور اے، تے ایہ صفر فونوناں نوں دو فونوناں توں وکھ نئیں کر سکدی۔ دو لکھاری Amazon Scholars نیں، تے Amazon Web Services نے ایس کم لئی پیسے دین وچ مدد کیتی۔
کوانٹم چھالاں ہُن ایٹماں وچ، روشنی وچ تے، ایس تجربے نال، آواز وچ ویکھیاں جا چکیاں نیں۔