سائنس اور ٹیکنالوجی کی وزارت
توانائی ذخیرہ کرنے والی جدید ترین ٹیکنالوجی کے لیے قدریاتی پیوستگی سے استفادہ کیاجائے گا
باہم پیوستہ فوٹونز کے ساتھ تجربات، اور اس سال فزکس میں نوبل انعام حاصل کرنے والے قدریاتی پیوستگی انفارمیشن سائنس کی دریافت میں ، ہندوستانی سائنس دانوں کی طرف سے حرارتی حرکیات کے قوانین اور کوانٹم انفارمیشن تھیوری کے درمیان روابط کی تلاش میں ایک نیا نظریاتی تصور بھی مشاہدہ میں آیا ہے۔یہ نیا تصور مستقبل کی توانائی ذخیرہ کرنے والی ٹیکنالوجی کے لیے قدریاتی پیوستگی سے استفادہ کرنے میں سہولت فراہم کر سکتا ہے۔
سائنس دانوں نے ‘ایرگوٹروپی’ نامی ایک تصور کو ایک باقاعدہ اصول کی شکل دی ہے جو کسی نظام سے برآمد کئے جانے والے سالماتی تبدیلیوں کے کام کی مقدار کو اس کی اینٹروپی  کو مستقل رکھ کر ظاہر کرتا ہے۔ یہ خیال اگر استعمال کیا جائے تو کوانٹم بیٹریوں کو اس طرح استعمال کرنے کے لیے راستے کھل سکتے ہیں جو اس سلسلے میں استعمال کئے جانے والے قدیم طور طریقوں سے کہیں زیادہ موثر ہو۔
انہوں نے حرارتی توانائی سے متعلق مقداریں تجویز کی ہیں جو کثیر الجہتی کوانٹم سسٹمز میں ایک خصوصی شکل حاصل کرتی ہیں جسے ‘حقیقی کثیر الجہتی پیوستگی ’ کہا جاتا ہے جہاں کئی ذرات ایک دوسرے سے الگ الگ ہونے کے باوجود ایک اکائی کی طرح برتاؤ کرتے ہیں۔
حرارتی حرکیات کے مطابق، حرارتی توازن کی حالتیں مکمل طور پر غیر فعال حالتیں ہیں کیونکہ ایسی حالت سے کوئی سالماتی تبدیلیوں کا کام برآمد نہیں کیا جا سکتا چاہے ان کے جیسی کئی حالتیں دستیاب ہوں۔ لیکن جب یہ حالتیں آپس میں الجھ جاتی ہیں تو صورتحال مزید سنگین ہوجاتی ہے۔
ایسی حالتوں کی مقامی حرارت زائی یا مقامی غیر فعالیت کا ہمیشہ یہ مطلب نہیں ہوتا کہ عالمی حالت حرارتی یا غیر فعال ہے، اور اس لیے عالمی آپریشنز کے تحت توانائی کی مفید شکلیں نکالی جا سکتی ہیں۔ لہذا، ایک جامع قدریاتی نظام سے ارگوٹروپک سالماتی تبدیلیوں کا کام مختلف طریقوں سے برآمد کیا جا سکتا ہے۔
مفید توانائی حاصل کرنے کے لیے کچھ حصوں کی الگ الگ مقامی طور پر چھان بین کی جا سکتی ہے جسے بعد میں استعمال کرنے کے لیے بیٹری میں مزید ذخیرہ کیا جا سکتا ہے۔ تحقیقات پورے جامع نظام پر بھی کی جا سکتی ہیں، جس کے نتیجے میں مزید مطالعاتی کام برآمد کیا جا سکتا ہے۔ انفرادی حصوں سے کام نکالنے اور جامع نظام سے کام نکالنے کے درمیان فرق کو ارگوٹروپک گیپ کہا جاتا ہے۔
اگر ایک جامع کوانٹم سسٹم کے حصوں کو پیوستہ حالت میں تیار کیا جائے تو ارگوٹروپک گیپ کو بڑھایا جا سکتا ہے۔ اس کے نتیجے میں پیوستگی کا پتہ لگانے کے لیے ایک تجرباتی طور پر موثر طریقہ فراہم ہوتا ہے جس نے متعدد پروٹوکولز کے لیے مفید وسیلہ قائم کیا ہے، جیسے، کوانٹم ٹیلی پورٹیشن، کوانٹم سپر ڈینس کوڈنگ، اور محفوظ کوانٹم کلیدی تقسیم جس کے اثرات نے فزکس اور کمپیوٹر سائنس پر گہرا اثر ڈالا۔
ایس این بوس نیشنل سینٹر فار بیسک سائنسز، سائنس اور ٹیکنالوجی کے شعبہ کے تحت ایک خود مختار تحقیقی ادارہ سے تعلق رکھنے والے سائنس دان ڈاکٹر مانک بانک نے اپنے ساتھیوں کے ساتھ، ڈاکٹر میر علیم الدین  اور مسٹرسمگیتھ پلئیل   نے اپنی توجہ حقیقی کثیر الجہتی باہم پیوستہ نظاموں کی طرف مرکوز کی ہے جن کے مظاہرزیادہ شدت کے ساتھ سامنے آتے ہیں۔‘ فزیکل ریویو لیٹرز’ میں شائع ہونے والے اپنے خط بعنوان ‘‘حقیقی طور پر کثیر الجہتی پیوستگیوں کی حرارتی توانائی والی خصوصیت ’’ میں انہوں نے اس بات پر روشنی ڈالی ہے کہ حقیقی طور پر باہم پیوستہ حالتیں جو ہر حال میں مختلف قسم کی ہوتی ہیں ار گو ٹروپک گیپ کی مدد سے معلوم کی جا سکتی ہیں۔
خاص طور پر، انہوں نے اس بات کا انکشاف کیا ہے کہ کم از کم ارگوٹروپک گیپ، اوسط ارگوٹروپک گیپ، ارگوٹروپک بھراؤ اور ارگوٹروپک خلاء کے مناسب طریقے سے بیان کردہ افعال کثیر الجہتی نظاموں میں پیوستگی کے اچھے پیمانوں کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ اہم بات یہ ہے کہ ان کے مجوزہ پیوستگی کی مقدار کو پیمانے کے بجائے توانائی کے لحاظ سے بیان کیا گیا ہے، جس کے نتیجے میں ان مقداروں کو لیبارٹری میں ناپنا ممکن ہو جاتا ہے۔
کیپشن: کثیر الجہتی نظام مختلف اقسام کے ارتباط کے حامل ہو سکتے ہیں۔ نچلا حصہ الگ کئے جانے کے قابل ہے جہاں کسی بھی دو ذیلی حصوں کے درمیان کوئی پیوستگی نہیں ہے۔ درمیانی حصہ دو اجزاء میں تقسیم کیاجاسکتا ہےجہاں ذرات کا صرف ایک ذیلی گروپ باہم پیوستہ ہے۔ سب سے اوپر والا حصہ قدریاتی ذیلی ارتباط کی سب سے غیر معمولی شکل پر مشتمل ہے - یعنی حقیقی پیوستگی۔
کیپشن:  مقامی ارگوٹروپک سالماتی تبدیلیوں کا عمل : ایک جامع نظام کے مقامی حصوں کی الگ الگ کرکے جانچ کی جاتی ہے۔ دو حصوں میں تبدیلی کئے جانے کے لائق ارگوٹروپک سالماتی تبدیلیوں کا عمل: ایک جامع نظام کے مختلف حصوں کو جوڑ کر سالماتی تبدیلیوں کے کام کو برآمد کرنے کے لئے جانچ پڑتال کی جاتی ہے۔ عالمی ارگوٹروپک سالماتی تبدیلیوں کا عمل : یہ سب سے زیادہ موثر چھان بین ہے جہاں کام کو برآمد کرنے کے لیے پورے سسٹم پر توجہ مرکوز کی جاتی ہے۔
پیوستگی کی شناخت، خصوصیت، اور مقدار کا تعین انتہائی عملی اہمیت رکھتا ہے۔ جب لیبارٹریز ار گوٹروپک فرق سے استفادہ کرنے کے قابل ہو جائیں گی، تو کوانٹم بیٹریاں استعمال کرنے کے لیے راستے کھل جائیں گے، جو کہ پہلے سے زیر استعمال بیٹریوں کے مقابلے میں انتہائی کارآمد ہوں گے، اور اس وجہ سے موسمیاتی تبدیلیوں کے اثرات کو کم کرنے کے حوالے سے اس کے نتائج دور رس ہوں گے۔
اشاعت کا لنک: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.070601