लिंकोपिंग: “फिलहाल हमारे परिणामों का कोई स्पष्ट या प्रत्यक्ष अनुप्रयोग नहीं है। यह मौलिक अनुसंधान है जो भविष्य की क्वांटम सूचना प्रौद्योगिकियों की नींव रखता है क्वांटम कंप्यूटर. कई अलग-अलग शोध क्षेत्रों में व्यापक खोजों की अपार संभावनाएं हैं,” गुइलहर्मे बी जेवियर, एक शोध वैज्ञानिक ने कहा। क्वांटम संचार लिंकोपिंग विश्वविद्यालय, स्वीडन में।
हालाँकि, हमें यह समझने के लिए शुरुआत से ही शुरुआत करनी चाहिए कि शोधकर्ताओं ने क्या प्रदर्शित किया है।
क्वांटम यांत्रिकी की सबसे अतार्किक – फिर भी आवश्यक – विशेषताओं में से एक यह है कि प्रकाश में कण और तरंग दोनों शामिल हो सकते हैं। हम इसे कहते हैं तरंग-कण द्वैत.
यह सिद्धांत 17वीं शताब्दी का है, जब आइजैक न्यूटन ने सुझाव दिया था कि प्रकाश कणों से बना है। अन्य समकालीन विद्वानों का मानना था कि प्रकाश तरंगों से बना है। अंततः न्यूटन ने सुझाव दिया कि यह दोनों हो सकते हैं, बिना इसे सिद्ध किए। 19वीं शताब्दी में, कई भौतिकविदों ने विभिन्न प्रयोगों में दिखाया कि प्रकाश वास्तव में तरंगों से बना है।
लेकिन 1900 की शुरुआत में, मैक्स प्लैंक और अल्बर्ट आइंस्टीन ने इस सिद्धांत को चुनौती दी कि प्रकाश सिर्फ तरंगें हैं। हालाँकि, 1920 के दशक तक भौतिक विज्ञानी आर्थर कॉम्पटन यह प्रदर्शित करने में सक्षम नहीं थे कि प्रकाश में गतिज ऊर्जा भी होती है, जो कणों का एक क्लासिक गुण है। कणों को फोटॉन कहा जाता था। इस प्रकार, यह निष्कर्ष निकाला गया कि प्रकाश कण और तरंग दोनों हो सकता है, जैसा कि न्यूटन ने सुझाव दिया था। इलेक्ट्रॉन और अन्य प्राथमिक कण भी इस तरंग-कण द्वंद्व को प्रदर्शित करते हैं।
लेकिन एक ही फोटॉन को तरंग और कण रूप में मापना संभव नहीं है। फोटॉन माप कैसे किया जाता है इसके आधार पर, या तो तरंगें या कण दिखाई देते हैं। इसे संपूरकता का सिद्धांत कहा जाता है और इसे 1920 के दशक के मध्य में नील्स बोह्र द्वारा विकसित किया गया था, इसमें कहा गया है कि चाहे कोई भी मापने का निर्णय ले, तरंग और कण विशेषताओं का संयोजन स्थिर होना चाहिए।
2014 में, सिंगापुर की एक शोध टीम ने गणितीय रूप से पूरकता के सिद्धांत और तथाकथित क्वांटम प्रणाली में अज्ञात जानकारी की डिग्री के बीच सीधा संबंध प्रदर्शित किया। एंट्रोपिक अनिश्चितता. इस संबंध का मतलब है कि तरंगों या कणों का जो भी संयोजन क्वांटम प्रणाली की विशेषता है, अज्ञात जानकारी की मात्रा कम से कम एक बिट जानकारी का प्रतिनिधित्व करती है, यानी तरंग या कण मापने योग्य नहीं है।
लिंकोपिंग विश्वविद्यालय के शोधकर्ता, पोलैंड और चिली के सहयोगियों के साथ मिलकर, एक नए प्रकार के प्रयोग का उपयोग करके सिंगापुर के शोधकर्ताओं के सिद्धांत की वास्तविकता की पुष्टि करने में कामयाब रहे।
“हमारे दृष्टिकोण से, यह क्वांटम यांत्रिकी के बुनियादी व्यवहार को दिखाने का एक बहुत ही सीधा तरीका है। यह क्वांटम भौतिकी का एक विशिष्ट उदाहरण है जहां हम परिणाम देख सकते हैं, लेकिन हम कल्पना नहीं कर सकते कि क्या हो रहा है। अनुभव के अंदर से गुजरता है और फिर भी , इसका उपयोग व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है, यह बहुत रोमांचक है और लगभग दर्शन की सीमा पर है”, गुइलहर्मे बी जेवियर कहते हैं।
अपने नए प्रायोगिक सेटअप में, लिंकोपिंग शोधकर्ताओं ने एक गोलाकार गति में आगे बढ़ने वाले फोटॉन का उपयोग किया, जिसे कक्षीय कोणीय गति कहा जाता है, जो कि अधिक सामान्य दोलन गति के विपरीत है, जो ऊपर और नीचे जाती है। कक्षीय कोणीय गति का चयन प्रयोग के भविष्य के व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए अनुमति देता है, क्योंकि इसमें अधिक जानकारी हो सकती है।
माप आमतौर पर अनुसंधान में उपयोग किए जाने वाले उपकरण में किए जाते हैं, जिसे कहा जाता है इंटरफेरोमीटरजहां फोटॉन को एक क्रिस्टल (बीम स्प्लिटर) पर प्रक्षेपित किया जाता है जो फोटॉन पथ को दो नए पथों में विभाजित करता है, जो फिर परावर्तित होते हैं ताकि दूसरे बीम स्प्लिटर पर प्रतिच्छेद हो सकें, और फिर इस दूसरे उपकरण की स्थिति के आधार पर कणों या तरंगों के रूप में मापा जाता है .
इस प्रायोगिक सेटअप की एक विशेष विशेषता यह है कि दूसरे बीम स्प्लिटर को शोधकर्ताओं द्वारा प्रकाश पथ में आंशिक रूप से डाला जा सकता है। यह प्रकाश को तरंगों या कणों, या समान विन्यास में इनके संयोजन के रूप में मापने की अनुमति देता है।
शोधकर्ताओं के अनुसार, परिणाम क्वांटम संचार, मेट्रोलॉजी और क्रिप्टोग्राफी के क्षेत्र में भविष्य के कई अनुप्रयोग हो सकते हैं। लेकिन बुनियादी स्तर पर तलाशने के लिए और भी बहुत कुछ है।
“हमारे अगले प्रयोग में, हम यह देखना चाहते हैं कि यदि हम फोटॉन से टकराने से ठीक पहले दूसरे क्रिस्टल की सेटिंग बदलते हैं तो फोटॉन कैसा व्यवहार करता है। इससे पता चलेगा कि हम संचार में इस प्रयोगात्मक सेटअप का उपयोग एन्क्रिप्शन के लिए कुंजी को सुरक्षित रूप से वितरित करने के लिए कर सकते हैं, जो बहुत रोमांचक है” इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विभाग में डॉक्टरेट छात्र डैनियल स्पेगेल-लेक्सने ने साझा किया।
