अध्ययन में क्वांटम सिद्धांत, सूचना सिद्धांत के बीच संबंध पाया गया है

लिंकोपिंग: “अभी हमारे परिणामों का कोई स्पष्ट या प्रत्यक्ष अनुप्रयोग नहीं है। यह बुनियादी शोध है जो क्वांटम सूचना में भविष्य की प्रौद्योगिकियों की नींव रखता है और क्वांटम कंप्यूटर. कई अलग-अलग शोध क्षेत्रों में संपूर्ण खोजों की अपार संभावनाएं हैं,” गुइलहर्मे बी ज़ेवियर, एक शोधकर्ता ने कहा। क्वांटम संचार लिंकोपिंग यूनिवर्सिटी, स्वीडन में।
हालाँकि, शोधकर्ताओं ने जो प्रदर्शित किया है उसे समझने के लिए हमें शुरुआत से ही शुरुआत करनी होगी।
क्वांटम यांत्रिकी की सबसे अतार्किक – फिर भी आवश्यक – विशेषताओं में से एक यह है कि प्रकाश कण और तरंग दोनों हो सकता है। हम इसे इस प्रकार संदर्भित करते 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 में तरंगें होती हैं। न्यूटन ने अंततः सुझाव दिया कि यह दोनों हो सकते हैं, इसे साबित करने में सक्षम हुए बिना। 19वीं शताब्दी में, कई भौतिकविदों ने विभिन्न प्रयोगों से दिखाया कि प्रकाश में वास्तव में तरंगें होती हैं।
लेकिन 1900 की शुरुआत में, मैक्स प्लैंक और अल्बर्ट आइंस्टीन दोनों ने इस सिद्धांत को चुनौती दी कि प्रकाश सिर्फ तरंगें हैं। हालाँकि, 1920 के दशक तक भौतिक विज्ञानी आर्थर कॉम्पटन यह नहीं दिखा सके थे कि प्रकाश में गतिज ऊर्जा भी होती है, जो एक शास्त्रीय कण गुण है। कणों को फोटॉन नाम दिया गया। 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 के रूप में मापना संभव नहीं है। फोटॉन का माप कैसे किया जाता है, इसके आधार पर या तो तरंगें या कण दिखाई देते हैं। इसे पूरकता सिद्धांत के रूप में जाना जाता है और इसे 1920 के दशक के मध्य में नील्स बोहर द्वारा विकसित किया गया था। इसमें कहा गया है कि इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कोई क्या मापने का निर्णय लेता है, तरंग और कण विशेषताओं का संयोजन स्थिर होना चाहिए।
2014 में, सिंगापुर की एक शोध टीम ने गणितीय रूप से संपूरकता सिद्धांत और तथाकथित क्वांटम प्रणाली में अज्ञात जानकारी की डिग्री के बीच सीधा संबंध प्रदर्शित किया। एन्ट्रोपिक अनिश्चितता. इस संबंध का मतलब यह है कि क्वांटम प्रणाली की तरंग या कण विशेषता के चाहे किसी भी संयोजन को देखा जाए, अज्ञात जानकारी की मात्रा कम से कम एक बिट जानकारी है, यानी अचूक तरंग या कण।
लिंकोपिंग यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने पोलैंड और चिली के सहयोगियों के साथ मिलकर अब एक नए प्रकार के प्रयोग की मदद से सिंगापुर के शोधकर्ताओं के सिद्धांत को वास्तविकता में पुष्टि करने में सफलता हासिल की है।
“हमारे दृष्टिकोण से, यह बुनियादी क्वांटम यांत्रिक व्यवहार 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 प्रयोग के अंदर क्या चल रहा है। और फिर भी इसका उपयोग किया जा सकता है व्यावहारिक अनुप्रयोग। यह बहुत ही आकर्षक है और लगभग दर्शन की सीमा पर है,” गुइलहर्मे बी जेवियर ने कहा।
अपने नए प्रयोग सेट-अप में, लिंकोपिंग शोधकर्ताओं ने अधिक सामान्य दोलन गति के विपरीत, एक गोलाकार गति में आगे बढ़ने वाले फोटॉन का उपयोग किया, जिसे कक्षीय कोणीय गति कहा जाता है, जो ऊपर और नीचे होता 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 ए कहा जाता है इंटरफेरोमीटरजहां फोटॉन को एक क्रिस्टल (बीम स्प्लिटर) पर शूट किया जाता है जो फोटॉन के पथ को दो नए पथों में विभाजित करता है, जो फिर परावर्तित होते हैं ताकि एक दूसरे को दूसरे बीम स्प्लिटर पर पार कर सकें और फिर कणों या तरंगों के आधार पर मापा जा सके। इस दूसरे उपकरण की स्थिति.
इस प्रयोग को खास बनाने वाली चीजों में से एक यह है कि दूसरे बीम स्प्लिटर को शोधकर्ताओं द्वारा प्रकाश के पथ में आंशिक रूप से डाला जा सकता है। इससे प्रकाश को तरंगों, या कणों, या एक ही सेट-अप में उनके संयोजन के रूप में मापना संभव हो जाता है।
शोधकर्ताओं के अनुसार, निष्कर्षों में क्वांटम संचार, मेट्रोलॉजी और क्रिप्टोग्राफी में भविष्य के कई अनुप्रयोग हो सकते हैं। लेकिन बुनियादी स्तर पर जानने के लिए और भी बहुत कुछ है।
“हमारे अगले प्रयोग में, हम फोटॉन के व्यवहार का निरीक्षण करना चाहते हैं यदि हम फोटॉन तक पहुंचने से ठीक पहले दूसरे क्रिस्टल की सेटिंग बदलते हैं। यह दिखाएगा कि हम एन्क्रिप्शन कुंजी को सुरक्षित रूप से वितरित करने के लिए संचार में इस प्रयोगात्मक सेट-अप का उपयोग कर सकते हैं , जो बहुत रोमांचक है” इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विभाग में पीएचडी छात्र डैनियल स्पेगेल-लेक्सने ने साझा किया।