Quantum machine
کوانٹم مشین ایک انسانی ساختہ آلہ ہے جس کی اجتماعی حرکت کوانٹم میکانکس کے قوانین پر عمل کرتی ہے۔ یہ خیال کہ میکروسکوپک اشیاء کوانٹم میکانکس کے قوانین کی پیروی کر سکتی ہیں، 20 ویں صدی کے اوائل میں کوانٹم میکانکس کی آمد سے شروع ہوتا ہے۔ تاہم، جیسا کہ شروڈنگر کے بلی کے خیالات کے تجربے سے ظاہر ہوتا ہے، بڑے پیمانے پر اشیاء میں کوانٹم اثرات آسانی سے قابل مشاہدہ نہیں ہوتے ہیں۔ نتیجتا، حرکت کی کوانٹم حالتوں کا مشاہدہ صرف انتہائی کم درجہ حرارت پر خصوصی حالات میں کیا گیا ہے۔ میکروسکوپک اشیاء میں کوانٹم اثرات کی کمزوری تیز رفتار کوانٹم ڈیکوہرنس سے پیدا ہو سکتی ہے۔ محققین نے 2009 میں پہلی کوانٹم مشین بنائی، اور اس کامیابی کو 2010 میں سائنس نے "بریک تھرو آف دی ایئر" کا نام دیا۔ پہلی کوانٹم مشین 4 اگست 2009 کو ایرون ڈی او کونل نے یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، سانتا باربرا میں اینڈریو این کلی لینڈ اور جان ایم مارٹینس کی ہدایت پر پی ایچ ڈی کرتے ہوئے بنائی تھی۔ او کونل اور اس کے ساتھیوں نے ایک مکینیکل ریزونیٹر کو جوڑا، جو ایک چھوٹے سے اسپرنگ بورڈ کی طرح ہے، اور ایک کیوبٹ، ایک ایسا آلہ جو ایک ہی وقت میں دو کوانٹم ریاستوں کی سپر پوزیشن میں ہو سکتا ہے۔ وہ گونجنے والے کو بیک وقت تھوڑی مقدار اور بڑی مقدار میں کمپن کرنے کے قابل تھے-ایک ایسا اثر جو کلاسیکی طبیعیات میں ناممکن ہوگا۔ مکینیکل ریزونیٹر ننگی آنکھوں سے دیکھنے کے لیے کافی بڑا تھا-تقریبا انسانی بالوں کی چوڑائی تک۔ یہ اہم کام بعد میں مارچ 2010 میں جریدے نیچر میں شائع ہوا۔ جریدے سائنس نے پہلی کوانٹم مشین کی تخلیق کو 2010 کا "بریک تھرو آف دی ایئر" قرار دیا۔ کوانٹم مکینیکل رویے کا مظاہرہ کرنے کے لیے، ٹیم کو پہلے مکینیکل ریزونیٹر کو ٹھنڈا کرنے کی ضرورت تھی جب تک کہ وہ اپنی کوانٹم زمینی حالت (سب سے کم ممکنہ توانائی والی حالت) میں نہ ہو۔ خاص طور پر، ایک درجہ حرارت کی ضرورت تھی، جہاں پلانک مستقل ہے، گونج کی تعدد ہے اور بولٹزمین مستقل ہے۔ محققین کی پچھلی ٹیموں نے اس مرحلے کے ساتھ جدوجہد کی تھی، مثال کے طور پر 1 میگاہرٹز ریزونیٹر کو 50 ایم کیو کے کے انتہائی کم درجہ حرارت پر ٹھنڈا کرنے کی ضرورت ہوگی۔ او کونل کی ٹیم نے ایک مختلف قسم کا ریزونیٹر بنایا، ایک فلم بلک ایکوسٹک ریزونیٹر، جس میں بہت زیادہ ریزونیٹ فریکوئنسی (6 گیگا ہرٹز) ہوتی ہے جو اس وجہ سے (نسبتا) زیادہ درجہ حرارت (~ 0.1 کے) پر اپنی زمینی حالت تک پہنچ جاتا۔ اس درجہ حرارت کو پھر ڈائلیوشن ریفریجریٹر کے ذریعے آسانی سے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ تجربے میں، ریزونیٹر کو 25 ایم کے تک ٹھنڈا کیا گیا۔ کوانٹم کی حالت کو کنٹرول کرنا فلم بلک ایکوسٹک ریزونیٹر پیزو الیکٹرک مواد سے بنا تھا، تاکہ جیسے ہی اس کی بدلتی ہوئی شکل نے ایک بدلتا ہوا برقی سگنل پیدا کیا، اور اس کے برعکس ایک برقی سگنل اس کے ارتعاش کو متاثر کر سکتا ہے۔ اس خاصیت نے ریزونیٹر کو ایک سپر کنڈکٹنگ فیز کیوبیٹ کے ساتھ جوڑنے کے قابل بنایا، جو کوانٹم کمپیوٹنگ میں استعمال ہونے والا ایک آلہ ہے جس کی کوانٹم حالت کو درست طریقے سے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ کوانٹم میکانکس میں، کمپن ابتدائی کمپنوں سے بنے ہوتے ہیں جنہیں فونون کہتے ہیں۔ ریزونیٹر کو اس کی زمینی حالت میں ٹھنڈا کرنا تمام فونون کو ہٹانے کے مترادف سمجھا جا سکتا ہے۔ اس کے بعد ٹیم انفرادی فونون کو کیوبٹ سے ریزونیٹر میں منتقل کرنے میں کامیاب رہی۔ ٹیم ایک سپرپوزیشن حالت کو بھی مکینیکل ریزونیٹر پر منتقل کرنے میں کامیاب رہی، جہاں کیوبیٹ ایک ہی وقت میں دو حالتوں کی سپرپوزیشن میں تھا۔ امریکن ایسوسی ایشن فار دی ایڈوانسمنٹ آف سائنس کے مطابق، اس کا مطلب ہے کہ ریزونیٹر "لفظی طور پر ایک ہی وقت میں تھوڑا اور بہت زیادہ کمپن کرتا ہے"۔ خلل ڈالنے والے بیرونی اثرات سے ٹوٹ جانے سے پہلے کمپن صرف چند نینو سیکنڈ تک جاری رہے۔ نیچر کے مقالے میں، ٹیم نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ "یہ مظاہرہ اس بات کا مضبوط ثبوت فراہم کرتا ہے کہ کوانٹم میکانکس ایک میکانی شے پر لاگو ہوتا ہے جو اتنی بڑی ہوتی ہے کہ اسے ننگی آنکھوں سے دیکھا جا سکتا ہے۔" نوٹس حوالہ جات بیرونی روابط ایرون ڈی او کونل، دسمبر 2010، "کوانٹم کی حد میں چلنے والا ایک میکروسکوپک مکینیکل ریسونٹر" (پی ایچ ڈی تھیسس) کوانٹم میکانکس 2009 تعارف ریسونٹرز