एक लेज़र पल्स ने एक रुबिडियम परमाणु को उछाल दिया और क्वांटम दुनिया में प्रवेश किया - "श्रोडिंग की बिल्ली" के अजीब भौतिकी पर। फिर दूसरे ने भी वही किया। फिर एक और।
लेजर दालों ने मूंछ या पंजे नहीं उगाये। लेकिन वे प्रसिद्ध क्वांटम-भौतिकी के एक प्रयोग के रूप में एक महत्वपूर्ण तरीके से श्रोडिंगर की बिल्ली का अनुभव करते थे: वे बड़ी वस्तुएं थीं जो उप-परमाणु भौतिकी के एक साथ मृत और जीवित प्राणियों की तरह काम करती थीं - दो एक साथ, एक-दूसरे के बीच एक सीमा में विद्यमान। और फ़िनलैंड की लैब जहां वे पैदा हुए थे, उनकी कोई सीमा नहीं थी कि वे कितने बना सकते हैं। पल्स के बाद पल्स क्वांटम दुनिया के प्राणी में बदल गया। और उन "क्वांटम बिल्लियों", हालांकि वे प्रयोगात्मक मशीन के अंदर केवल एक सेकंड के एक अंश के लिए मौजूद थे, में अमर होने की क्षमता थी।
जर्मनी में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ऑफ क्वांटम ऑप्टिक्स के एक शोधकर्ता बैस्टियन हैकर ने कहा, "हमारे प्रयोग में, तुरंत डिटेक्टर को भेजा गया, इसलिए इसके निर्माण के ठीक बाद इसे नष्ट कर दिया गया।"
लेकिन यह उस तरह से नहीं था, हैकर ने लाइव साइंस को बताया।
"एक ऑप्टिकल राज्य हमेशा के लिए रह सकता है। इसलिए यदि हमने रात के आकाश में पल्स को बाहर भेजा है, तो यह अपने राज्य में अरबों वर्षों तक रह सकता है।"
उन्होंने कहा कि दीर्घायु इन दालों को उपयोगी बनाने का हिस्सा है। एक लंबे समय तक रहने वाली लेजर बिल्ली एक ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से दीर्घकालिक यात्रा से बच सकती है, जिससे यह क्वांटम कंप्यूटर के नेटवर्क के लिए जानकारी की एक अच्छी इकाई है।
क्वांटम बिल्ली, मृत और जीवित
तो श्रोडिंगर की बिल्ली की तरह लेजर पल्स बनाने का क्या मतलब है? सबसे पहले, बिल्ली एक पालतू नहीं थी। यह एक विचार प्रयोग था कि भौतिक विज्ञानी इरविन श्रोडिंगर ने 1935 में प्रस्तावित क्वांटम भौतिकी की सरासर गैर-बराबरी को इंगित करने के लिए प्रस्तावित किया था, तब वे और उनके सहयोगी केवल खोज कर रहे थे।
यहां बताया गया है कि यह कैसे होता है: क्वांटम भौतिकी बताती है कि, विशेष परिस्थितियों में, एक कण में एक ही समय में दो विरोधाभासी लक्षण हो सकते हैं। एक कण की स्पिन (एक क्वांटम माप जो कि कताई की तरह नहीं दिखती है जिसे हम वृहद पैमाने पर देखते हैं) "अप" होने के साथ-साथ "डाउन" भी हो सकती है। केवल जब इसका स्पिन मापा जाता है तो कण एक या दूसरे तरीके से ढह जाता है।
भौतिकविदों के पास इस व्यवहार की कई व्याख्याएं हैं, लेकिन सबसे लोकप्रिय (जिसे कोपेनहेगन व्याख्या कहा जाता है) कहता है कि कण वास्तव में दिखाई देने से पहले स्पिन या स्पिन नहीं करता है। तब तक, यह राज्यों के बीच एक प्रकार का धुंधला नटवर्ल्ड है, और केवल एक या दूसरे पर फैसला करता है जब एक बाहरी पर्यवेक्षक द्वारा मजबूर किया जाता है।
श्रोडिंगर ने देखा कि इसके कुछ विचित्र प्रभाव थे।
उन्होंने एक अपारदर्शी स्टील के बक्से की कल्पना की, जिसमें एक बिल्ली, एक परमाणु और जहर गैस की एक शीशे की शीशी थी। यदि परमाणु क्षय हो जाता है (एक संभावना है, लेकिन एक निश्चित बात नहीं है, क्वांटम यांत्रिकी के लिए धन्यवाद), बॉक्स में एक तंत्र कांच को चकनाचूर कर देगा, जिससे बिल्ली की मृत्यु हो जाएगी। यदि परमाणु क्षय नहीं होता है, तो बिल्ली जीवित रहेगी। एक घंटे के लिए बॉक्स में बिल्ली को छोड़ दें, श्रोडिंगर ने कहा, और बिल्ली जीवन और मृत्यु के बीच एक "सुपरपोजिशन" में समाप्त हो जाएगी।
उसके साथ जो समस्या थी, वह यह कह रहा था कि इसका कोई मतलब नहीं है।
और फिर भी, श्रोडिंगर की बिल्ली मैक्रो-स्केल चीजों के लिए एक प्रकार का उपयोगी शॉर्टहैंड बन गई है, जो शास्त्रीय भौतिकी के नियमों का पालन करती है, लेकिन क्वांटम वस्तुओं के साथ इस तरह की बातचीत करती है कि उनके पास न तो पूरी तरह से एक विशेषता है और न ही पूरी तरह से एक और।
जर्नल नेचर फोटोनिक्स में 14 जनवरी को प्रकाशित एक पेपर में वर्णित नए प्रयोग में, शोधकर्ताओं ने लेजर दालों का निर्माण किया जो दो संभावित क्वांटम राज्यों के बीच सुपरपोजिशन में हैं। उन्होंने छोटी दालों को "फ्लाइंग ऑप्टिकल कैट स्टेट्स" कहा।
उन्हें बनाने के लिए, उन्होंने पहले रबिडियम परमाणु को दो दर्पणों के बीच एक गुहा में केवल 0.02 इंच (0.5 मिलीमीटर) चौड़ा (नमक के एक दाने की चौड़ाई के बारे में) तक सीमित कर दिया। परमाणु तीन राज्यों में से एक में हो सकता है: दो "जमीन" राज्य या एक "उत्साहित" राज्य। जब प्रकाश ने गुहा में प्रवेश किया, तो यह परमाणु से उलझ गया, जिसका अर्थ है कि इसका राज्य मूल रूप से परमाणु की स्थिति से जुड़ा था।
फिर, जब प्रकाश नाड़ी ने एक प्रकाश डिटेक्टर को मारा, तो इसमें इन-बिल्टनेस के संकेत संकेत थे, न तो पूरी तरह से अभिनय करना, जैसे कि एक प्रकार का परमाणु या किसी अन्य के साथ उलझना। यह एक उड़ने वाली बिल्ली थी जो प्रकाश से बाहर थी।
हैकर ने कहा कि प्रकाश तरंगों की स्थिति के साथ-साथ हैकर ने कहा। परमाणु से दूर होने के बाद, प्रकाश एक लहर के रूप में अंतरिक्ष के माध्यम से आगे बढ़ता रहा: पहाड़ी और घाटी, पहाड़ी और घाटी।
लेकिन यह अनिश्चित हो गया कि क्या किसी भी क्षण प्रकाश की लहर एक पहाड़ी की चोटी तक पहुंच रही थी या एक घाटी में नीचे उतर रही थी, हैकर ने लाइव साइंस को बताया।
प्रकाश ने ऐसा काम किया जैसे कि इसमें कम से कम दो अलग-अलग तरंगें हों, जिससे प्रत्येक दूसरे की दर्पण छवि बन जाए।
(वास्तव में, प्रकाश में और भी अधिक संभव आकार हो सकते हैं: इसकी लहर में हमेशा एक "पहाड़ी" के ऊपर और एक "घाटी के नीचे" के बीच हर बिंदु पर कब्जा करने का कम से कम मौका होता था, लेकिन दो दर्पण-छवि तरंगों ने प्रतिनिधित्व किया। दो सबसे संभावित अनिश्चित स्थिति।)
शोधकर्ताओं ने कहा कि सड़क के नीचे, चलती बिल्लियों को एक जगह से दूसरी जगह भेजने की यह क्षमता क्वांटम नेटवर्किंग के लिए उपयोगी हो सकती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि क्वांटम नेटवर्किंग संभवतः क्वांटम कंप्यूटरों के बीच प्रकाश को आगे भेजने पर निर्भर करेगी, हैकर ने कहा, बिजली के बजाय।
"भेजने के लिए सबसे आसान काम सिंगल फोटॉन होगा, लेकिन जब वे खो जाते हैं, तो उनकी जानकारी पूरी हो जाती है," उन्होंने कहा। "कैट स्टेट्स क्वांटम जानकारी को इस तरह से एनकोड कर सकते हैं जिससे ऑप्टिकल लॉस का पता लगाया जा सके और इसके लिए सही किया जा सके। हालांकि हर ऑप्टिकल ट्रांसमिशन में नुकसान होता है, सूचना पूरी तरह से प्रसारित की जा सकती है।"
उस ने कहा, अभी भी काम किया जाना है। जबकि शोधकर्ता बिल्लियों को "नियतात्मक रूप से" बनाने में सक्षम थे, जिसका अर्थ है कि जब भी वे अपना प्रयोग करते हैं तो एक बिल्ली का उदय होता है, बिल्लियां हमेशा प्रकाश रिसीवर की छोटी यात्रा से बच नहीं पाती हैं। प्रकाशिकी मुश्किल है, और कभी-कभी वहां पहुंचने से पहले प्रकाश बाहर निकल जाता है।
इसके अलावा, एक उचित व्यक्ति यह सवाल कर सकता है कि क्या ये हल्की दालें वास्तव में श्रोडिंगर की बिल्लियों की तरह हैं। वे निश्चित रूप से शास्त्रीय वस्तुएं हैं - जिसका अर्थ है कि वे बड़े पैमाने पर वस्तुओं के निर्धारक कानूनों का पालन करते हैं - लेकिन शोधकर्ताओं ने कागज में स्वीकार किया कि सिर्फ चार फोटोन के पैमाने पर, लेजर मैक्रोस्कोपिक और क्वांटम पैमाने के किनारे पर था; और इसलिए उन्हें केवल व्यापक परिभाषाओं के तहत स्थूल कहा जा सकता है।
हैकर ने कहा, "वास्तव में, कुछ फोटोन वास्तविक दुनिया के करीब नहीं होते हैं।" "हमारे द्वारा उपयोग की जाने वाली सुसंगत ऑप्टिकल दालों की बात यह है कि आयाम बिना किसी सीमा के लगातार बढ़ाया जा सकता है।"
दूसरे शब्दों में, निश्चित रूप से, ये कुछ छोटी बिल्लियाँ हैं। लेकिन इसका कोई कारण नहीं है कि एक ही मूल विचार का उपयोग कुछ विशाल श्रोडिंगर की फ़ेलीन बनाने के लिए नहीं किया जा सकता है।
लेकिन शोधकर्ताओं को अंततः शब्द का उपयोग करने में विश्वास था, और "ऑप्टिकल फ्लाइंग कैट राज्य" के पास एक अंगूठी है।
