Quantum machine
ક્વોન્ટમ મશીન એ માનવ નિર્મિત ઉપકરણ છે જેની સામૂહિક ગતિ ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના નિયમોનું પાલન કરે છે. મેક્રોસ્કોપિક પદાર્થો ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના નિયમોનું પાલન કરી શકે છે તે વિચાર 20મી સદીની શરૂઆતમાં ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના આગમનનો છે. જો કે, શ્રોડિંગરના બિલાડી વિચાર પ્રયોગ દ્વારા પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યું છે તેમ, મોટા પાયે પદાર્થોમાં ક્વોન્ટમ અસરો સહેલાઈથી અવલોકનક્ષમ નથી. પરિણામે, ગતિની ક્વોન્ટમ સ્થિતિઓ માત્ર અત્યંત નીચા તાપમાને વિશેષ સંજોગોમાં જ જોવા મળી છે. મેક્રોસ્કોપિક પદાર્થોમાં ક્વોન્ટમ અસરોની નાજુકતા ઝડપી ક્વોન્ટમ ડિકોહરન્સમાંથી ઉદ્ભવી શકે છે. સંશોધકોએ 2009માં પ્રથમ ક્વોન્ટમ મશીન બનાવ્યું હતું અને આ સિદ્ધિને 2010માં સાયન્સ દ્વારા "બ્રેકથ્રુ ઓફ ધ યર" નામ આપવામાં આવ્યું હતું. પ્રથમ ક્વોન્ટમ મશીન 4 ઓગસ્ટ, 2009ના રોજ એરોન ડી. ઓ 'કોનેલ દ્વારા બનાવવામાં આવ્યું હતું, જ્યારે તેઓ યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા, સાન્ટા બાર્બરા ખાતે એન્ડ્રુ એન. ક્લેલેન્ડ અને જ્હોન એમ. માર્ટિનિસના નિર્દેશન હેઠળ પીએચ. ડી. કરી રહ્યા હતા. ઓ 'કોનેલ અને તેમના સાથીઓએ એક નાના સ્પ્રિંગબોર્ડ જેવા યાંત્રિક રેઝોનેટર અને એક ઉપકરણ ક્યુબિટને એકસાથે જોડી દીધું, જે એક જ સમયે બે ક્વોન્ટમ સ્થિતિઓના સુપરપોઝિશનમાં હોઈ શકે છે. તેઓ રેઝોનેટરને એક સાથે નાની માત્રામાં અને મોટી માત્રામાં કંપન કરવા સક્ષમ હતા-એક એવી અસર જે શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રમાં અશક્ય હશે. યાંત્રિક રેઝોનેટર નગ્ન આંખથી જોવા માટે પૂરતું મોટું હતું-માનવ વાળની પહોળાઈ જેટલું લાંબું. આ અભૂતપૂર્વ કાર્ય પછીથી માર્ચ 2010માં નેચર જર્નલમાં પ્રકાશિત થયું હતું. જર્નલ સાયન્સએ પ્રથમ ક્વોન્ટમ મશીનની રચનાને 2010ની "બ્રેકથ્રુ ઓફ ધ યર" જાહેર કરી હતી. જમીનની સ્થિતિમાં ઠંડક ક્વોન્ટમ યાંત્રિક વર્તણૂક દર્શાવવા માટે, ટીમને પહેલા યાંત્રિક રેઝોનેટરને ત્યાં સુધી ઠંડુ કરવાની જરૂર હતી જ્યાં સુધી તે તેની ક્વોન્ટમ જમીનની સ્થિતિમાં ન હોય (શક્ય તેટલી ઓછી ઊર્જા ધરાવતી સ્થિતિ). ખાસ કરીને, તાપમાન જરૂરી હતું, જ્યાં પ્લાન્ક કોન્સ્ટન્ટ છે, તે રેઝોનેટરની આવર્તન છે અને તે બોલ્ટ્ઝમેન કોન્સ્ટન્ટ છે. સંશોધકોની અગાઉની ટીમોએ આ તબક્કા સાથે સંઘર્ષ કર્યો હતો, ઉદાહરણ તરીકે, 1 મેગાહર્ટઝ રેઝોનેટરને 50 માઇક્રોકેલના અત્યંત નીચા તાપમાનમાં ઠંડુ કરવાની જરૂર પડશે. ઓ 'કોનેલની ટીમે એક અલગ પ્રકારનું રેઝોનેટર, એક ફિલ્મ બલ્ક એકોસ્ટિક રેઝોનેટર બનાવ્યું હતું, જેમાં ઘણી વધારે રેઝોનેન્ટ ફ્રિક્વન્સી (6 ગીગાહર્ટ્ઝ) હતી, જે તેથી (પ્રમાણમાં) વધુ તાપમાન (~ 0.1 કે) પર તેની જમીનની સ્થિતિ સુધી પહોંચશે; આ તાપમાન પછી સરળતાથી મંદન રેફ્રિજરેટર સાથે પહોંચી શકાય છે. પ્રયોગમાં, રેઝોનેટરને 25 એમ. કે. સુધી ઠંડુ કરવામાં આવ્યું હતું. ક્વોન્ટમ સ્થિતિને નિયંત્રિત કરવી ફિલ્મ બલ્ક એકોસ્ટિક રેઝોનેટર પીઝોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીથી બનેલું હતું, જેથી જેમ જેમ તે તેના બદલાતા આકારને દોલન કરે છે તેમ તેમ તે બદલાતા વિદ્યુત સંકેત બનાવે છે, અને તેનાથી વિપરીત વિદ્યુત સંકેત તેના દોલનને અસર કરી શકે છે. આ ગુણધર્મએ રેઝોનેટરને સુપરકન્ડક્ટિંગ ફેઝ ક્યુબિટ સાથે જોડવામાં સક્ષમ બનાવ્યું, જે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગમાં વપરાતું ઉપકરણ છે જેની ક્વોન્ટમ સ્થિતિને સચોટ રીતે નિયંત્રિત કરી શકાય છે. ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સમાં, સ્પંદનો પ્રાથમિક સ્પંદનોથી બનેલા હોય છે જેને ફોનોન કહેવાય છે. રેઝોનેટરને તેની જમીનની સ્થિતિમાં ઠંડું પાડવું એ તમામ ફોનોનને દૂર કરવા સમાન તરીકે જોઈ શકાય છે. ટીમ પછી વ્યક્તિગત ફોનોનને ક્યુબિટથી રેઝોનેટરમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં સક્ષમ હતી. ટીમ સુપરપોઝિશન સ્થિતિને યાંત્રિક રેઝોનેટર પર સ્થાનાંતરિત કરવામાં પણ સક્ષમ હતી, જ્યાં ક્યુબિટ એક જ સમયે બે સ્થિતિઓની સુપરપોઝિશનમાં હતી. અમેરિકન એસોસિએશન ફોર ધ એડવાન્સમેન્ટ ઓફ સાયન્સ અનુસાર, આનો અર્થ એ છે કે રેઝોનેટર "શાબ્દિક રીતે એક જ સમયે થોડું અને ઘણું કંપન કરે છે". વિક્ષેપકારક બાહ્ય પ્રભાવો દ્વારા તૂટી જતાં પહેલાં આ સ્પંદનો માત્ર થોડી નેનોસેકન્ડ્સ સુધી ચાલ્યા હતા. નેચર પેપરમાં, ટીમે તારણ કાઢ્યું હતું કે "આ પ્રદર્શન મજબૂત પુરાવા પૂરા પાડે છે કે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ નગ્ન આંખથી જોઈ શકાય તેટલા મોટા યાંત્રિક પદાર્થને લાગુ પડે છે". નોંધો સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ એરોન ડી. ઓ 'કોનેલ, ડિસેમ્બર 2010, "એ મેક્રોસ્કોપિક મિકેનિકલ રિઝોનેટર ઓપરેટેડ ઇન ધ ક્વોન્ટમ લિમિટ" (પીએચ. ડી. થીસીસ) ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ 2009 પરિચય રિઝોનેટર