ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરનો ઉપયોગ કરીને સમય પાછો લે છે – યુરેકએલર્ટ

મોસ્કો ઇન્સ્ટિટ્યુટ ઓફ ફિઝિક્સ એન્ડ ટેક્નોલૉજીના સંશોધકોએ યુ.એસ. અને સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડના સાથીદારો સાથે મળીને એક ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરની સ્થિતિ ભૂતકાળમાં એક સેકંડનો ભાગ પાછો આપ્યો. તેઓએ સંભવિતતાની ગણતરી પણ કરી હતી કે ખાલી ઇન્ટરસ્ટેલર અવકાશમાં ઇલેક્ટ્રોન સ્વયંસંચાલિત રીતે પાછલા ભૂતકાળમાં મુસાફરી કરશે. વૈજ્ઞાનિક અહેવાલોમાં 13 માર્ચના રોજ અભ્યાસ થાય છે .

“થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા કાયદાનું ઉલ્લંઘન કરવાની શક્યતા પર પેપરની શ્રેણીમાં આ એક છે. તે કાયદો એ સમયના તીરની કલ્પના સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે જે એક સમયે દિશા તરફ નિર્દેશ કરે છે: ભૂતકાળથી ભવિષ્યમાં, “એમઆઈપીટીમાં ક્વોન્ટમ ઇન્ફર્મેશન ટેક્નોલૉજીના ભૌતિકશાસ્ત્રના લેબોરેટરીના અધ્યક્ષ, અધ્યક્ષના મુખ્ય લેખક ગોર્ડે લેસોવિકને ટિપ્પણી કરી.

“અમે બીજી પ્રકારની કહેવાતી સ્થાનિક શાશ્વત મોશન મશીનનું વર્ણન કરીને શરૂઆત કરી હતી. પછી, ડિસેમ્બરમાં, અમે એક પેપર પ્રકાશિત કર્યો જે મેક્સવેઅલના રાક્ષસ નામના ઉપકરણ દ્વારા બીજા કાયદાના ઉલ્લંઘનની ચર્ચા કરે છે,” લેસોવિકે જણાવ્યું હતું. “સૌથી તાજેતરનું પેપર ત્રીજા ખૂણાથી સમાન સમસ્યાનો સંપર્ક કરે છે: અમે કૃત્રિમ રીતે એક એવું રાજ્ય બનાવ્યું છે જે સમયના થર્મોડાયનેમિક તીરની વિરુદ્ધ દિશામાં વિકસે છે.”

ભૂતકાળથી ભાવિ જુદા જુદા બનાવે છે

ભૌતિકશાસ્ત્રના મોટાભાગના નિયમો ભવિષ્ય અને ભૂતકાળ વચ્ચે કોઈ ભેદ નથી. ઉદાહરણ તરીકે, સમીકરણને અથડામણ અને બે સરખા બિલિયર્ડ બોલમાં રીબાઉન્ડનું વર્ણન કરવા દો. જો તે ઇવેન્ટનો ક્લોઝ અપ કૅમેરા સાથે રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે અને પાછલા ભાગમાં રમાય છે, તો તે હજી પણ સમાન સમીકરણ દ્વારા રજૂ થઈ શકે છે. તદુપરાંત, જો તે સિદ્ધ કરવામાં આવ્યું હોય તો રેકોર્ડિંગમાંથી કોઈ કહી શકશે નહીં. બંને આવૃત્તિઓ યોગ્ય લાગે છે. એવું લાગે છે કે બિલિયર્ડ બોલમાં સમયની સાહજિક ભાવનાને અવગણશે.

જો કે, કલ્પના કરો કે કોઈએ કયૂ પિરામિડ તોડી નાખ્યો છે, બિલિયર્ડ બોલમાં બધી દિશામાં છૂટાછવાયા છે. રીવર્સ પ્લેબેકથી પ્રત્યક્ષ-જીવનની પરિસ્થિતિને કહેવા માટે રમતના નિયમોને જાણવાની જરૂર નથી. પાછળનું દેખાવ એટલું વાહિયાત બનાવે છે કે થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા કાયદાની આપણી સમજણ છે: એક અલગ પદ્ધતિ ક્યાં તો સ્થાયી રહે છે અથવા ઓર્ડરની જગ્યાએ અરાજકતા તરફ આગળ વધે છે.

ભૌતિકવિજ્ઞાનના મોટાભાગના અન્ય કાયદાઓ રોલિંગ બિલિયર્ડ દડાને પિરામિડમાં ભેગા થવાથી અટકાવે છે, ચાને ફરીથી ચાના બેગમાં વહેતા, અથવા પાછલા ભાગમાં “ફાટવું” ના જ્વાળામુખીથી અટકાવે છે. પરંતુ આપણે આમાંના કોઈ પણ ઘટનાને જોતા નથી, કારણ કે કોઈ બાહ્ય હસ્તક્ષેપ વિના વધુ આદેશિત રાજ્યની ધારણા કરવા માટે એક અલગ સિસ્ટમની જરૂર પડશે, જે બીજા કાયદા વિરુદ્ધ ચાલે છે. તે કાયદાની પ્રકૃતિને સંપૂર્ણ વિગતવાર સમજાવી નથી, પરંતુ સંશોધકોએ તેના પાછળના મૂળ સિદ્ધાંતોને સમજવામાં ખૂબ જ સારો માર્ગ બનાવ્યો છે.

સ્વયંસંચાલિત સમય રિવર્સલ

એમઆઈપીટીના ક્વોન્ટમ ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ નક્કી કર્યું કે સમય ઓછામાં ઓછો વ્યક્તિગત કણો માટે અને સેકંડના નાના ભાગ માટે સ્વયંસંચાલિત રૂપે રિવર્સ થઈ શકે છે કે નહીં. એટલે કે, બિલિયર્ડ બોલમાં અથડાવાને બદલે, તેઓએ ખાલી ઇન્ટરસ્ટેલર અવકાશમાં એકલ ઇલેક્ટ્રોની તપાસ કરી.

“ધારો કે ઇલેક્ટ્રોન તેનું અવલોકન શરૂ થાય ત્યારે સ્થાનિકીકૃત થાય છે. આનો અર્થ એ છે કે આપણે અવકાશમાં તેની સ્થિતિ વિશે ચોક્કસપણે ખાતરી કરીએ છીએ. ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના નિયમો અમને સંપૂર્ણ ચોકસાઈથી જાણતા અટકાવે છે, પરંતુ અમે એક નાના ક્ષેત્રની રૂપરેખા કરી શકીએ છીએ જ્યાં ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનિક છે, એમ એમઆઇપીટી અને ઇથ્યુ ઝુરિચના અભ્યાસ સહ લેખક એન્ડ્રે લેબેડેવ કહે છે.

ભૌતિકશાસ્ત્રી સમજાવે છે કે ઇલેક્ટ્રોન રાજ્યનો વિકાસ શ્રોઇડિંગર સમીકરણ દ્વારા સંચાલિત થાય છે. તેમ છતાં તે ભવિષ્ય અને ભૂતકાળ વચ્ચે કોઈ ભેદ નથી કરતું, પણ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતી જગ્યાનો વિસ્તાર ખૂબ ઝડપથી ફેલાશે. એટલે કે, સિસ્ટમ વધુ અસ્તવ્યસ્ત બની જાય છે. ઇલેક્ટ્રોની સ્થિતિની અનિશ્ચિતતા વધી રહી છે. થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા કાયદાને કારણે બિલિયર્ડ ટેબલ જેવા મોટા પાયે સિસ્ટમમાં વધતી જતી ડિસઓર્ડર સમાન છે.

“જો કે, સ્કોર્ડિંગરનું સમીકરણ ઉલટાવી શકાય તેવું છે,” યુ.એસ.ના એર્ગોન નેશનલ લેબોરેટરી, પેપરના સહ લેખક, વેલેરી વિનોકુરે ઉમેર્યું હતું કે, “મેથેમેટિકલી, તેનો અર્થ એ છે કે ચોક્કસ પરિવર્તન હેઠળ, જટિલ સંમિશ્રણ તરીકે ઓળખાય છે, સમીકરણ ‘સ્મરેડ’ ‘ઇલેક્ટ્રોન એક જ સમયગાળા દરમિયાન અવકાશના નાના ક્ષેત્રમાં પાછા ફરવાનું.’ જો કે આ પ્રકૃતિ પ્રકૃતિમાં નિરીક્ષણ કરવામાં આવતી નથી, તે બ્રહ્માંડમાં પ્રસારિત કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિમાં રેન્ડમ ઉલટા થવાના કારણે સૈદ્ધાંતિક રીતે થઈ શકે છે.

ટીમએ તાજેતરના ભૂતકાળમાં સ્વયંચાલિત રીતે સ્થાનિકીકરણના બીજા ભાગમાં ઇલેક્ટ્રોન “સ્મર આઉટ” નું અવલોકન કરવા સંભાવનાની ગણતરી કરવાની તૈયારી કરી હતી. તે બહાર આવ્યું કે ભલે આખું જીવન બ્રહ્માંડના સમગ્ર જીવનકાળમાં – 13.7 અબજ વર્ષો – દરેક સેકન્ડમાં 10 અબજ તાજા સ્થાનિકીકૃત ઇલેક્ટ્રોનનું અવલોકન કરે, પણ કણોના રાજ્યની વિરુદ્ધ ઉત્ક્રાંતિ માત્ર એક જ વાર થશે. અને પછી પણ, ઇલેક્ટ્રોન ભૂતકાળમાં સેકન્ડમાં માત્ર દસ-બિલિયનથી વધુ મુસાફરી કરશે નહીં.

બિલિયર્ડ દડા, જ્વાળામુખી વગેરેનો સમાવેશ કરતી મોટા પાયે ઘટના દેખીતી રીતે વધુ મોટી ટાઇમસેલ્સ પર પ્રદર્શિત થાય છે અને ઇલેક્ટ્રોન અને અન્ય કણોની આશ્ચર્યજનક સંખ્યા દર્શાવે છે. આ સમજાવે છે કે શા માટે અમે પેપરથી જુદા જુદા વૃદ્ધ અથવા શાહી બ્લોટના વૃદ્ધ લોકોનું પાલન કરતા નથી.

માંગ પર સમય ઉલટાવી

પછી સંશોધકોએ ચાર તબક્કાની પ્રયોગમાં સમય પાછો કરવાનો પ્રયાસ કર્યો. ઇલેક્ટ્રોનની જગ્યાએ, તેઓએ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરની સ્થિતિને બે અને પછીનાં ત્રણ મૂળભૂત ઘટકોથી સુપરકન્ડક્ટિંગ ક્વિબ્ટ્સ તરીકે ઓળખાવી હતી.

સ્ટેજ 1: ઑર્ડર. દરેક ક્યુબિટ જમીનની સ્થિતિમાં પ્રારંભ કરવામાં આવે છે, જે શૂન્ય તરીકે સૂચવવામાં આવે છે. આ અત્યંત આદેશિત ગોઠવણી નાના વિસ્તારમાં સ્થાનાંતરિત ઇલેક્ટ્રોન અથવા વિરામ પહેલાં બિલિયર્ડ દડાઓની રેક સાથે સંબંધિત છે.

સ્ટેજ 2: ડિગ્રેડેશન. ઓર્ડર ગુમાવ્યો છે. જેમ જેમ ઇલેક્ટ્રોન અવકાશના વધુ મોટા વિસ્તાર પર સ્મિત થાય છે, અથવા રેક તૂટી પર તૂટી જાય છે તેમ, ક્યુબિટ્સની સ્થિતિ ઝીરો અને એકની વધુ જટિલ બદલાતી પેટર્ન બની જાય છે. આ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર પર ઉત્ક્રાંતિ કાર્યક્રમને ટૂંકમાં લોંચ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે. વાસ્તવમાં, પર્યાવરણ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને લીધે, સમાન ઘટાડો ઘટશે. જો કે, સ્વાયત્ત ઉત્ક્રાંતિનું નિયંત્રિત પ્રોગ્રામ પ્રયોગના છેલ્લા તબક્કાને સક્ષમ કરશે.

સ્ટેજ 3: ટાઇમ રિવર્સલ. એક ખાસ પ્રોગ્રામ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરની સ્થિતિને એવી રીતે સુધારે છે કે તે પછી ક્રુસથી ઓર્ડર તરફ “પાછળ તરફ” વિકસશે. આ ઑપરેશન ઇલેક્ટ્રોનના કિસ્સામાં રેન્ડમ માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડના ઉલટાને સમાન છે, પરંતુ આ સમયે તે ઇરાદાપૂર્વક પ્રેરિત છે. બિલિયર્ડ્સ ઉદાહરણ માટે દેખીતી રીતે દૂર મેળવેલ સમાનતા એ છે કે કોઈ કોષ્ટકને સંપૂર્ણ ગણતરી કરેલ કિક આપે છે.

તબક્કો 4: પુનર્જીવન. બીજા તબક્કામાંથી ઉત્ક્રાંતિ કાર્યક્રમ ફરીથી શરૂ કરવામાં આવ્યો છે. જો કે “કિક” સફળતાપૂર્વક વિતરિત કરવામાં આવ્યો છે, પ્રોગ્રામ વધુ અરાજકતામાં પરિણમશે નહીં, પરંતુ ભૂતકાળમાં ક્વિટ્સની સ્થિતિને પાછો ફેરવી દેશે, જે રીતે સ્મિત ઇલેક્ટ્રોનનું સ્થાનિકીકરણ કરવામાં આવશે અથવા બિલિયર્ડ બોલમાં તેના બોલને પાછલા ભાગમાં ફેરવી દેશે. પ્લેબેક, આખરે ત્રિકોણ બનાવે છે.

સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે 85 ટકા કિસ્સાઓમાં બે-ક્વિબટ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર ખરેખર પ્રારંભિક સ્થિતિમાં પાછો ફર્યો. જ્યારે ત્રણ ક્વિટ્સ સામેલ હતા, વધુ ભૂલો થઈ, પરિણામે લગભગ 50 ટકા સફળતા દર. લેખકો અનુસાર, આ ભૂલો વાસ્તવિક ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટરમાં અપૂર્ણતાને કારણે છે. જેમ જેમ વધુ આધુનિક ઉપકરણો ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે, ભૂલ દર ઘટશે તેવી અપેક્ષા છે.

રસપ્રદ વાત એ છે કે, ટાઇમ રિવર્સલ એલ્ગોરિધમ ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સને વધુ ચોક્કસ બનાવવા માટે ઉપયોગી સાબિત થઈ શકે છે. “અમારા અલ્ગોરિધમનો અપડેટ કરી શકાય છે અને ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સ માટે લખેલા પ્રોગ્રામ્સ ચકાસવા અને અવાજ અને ભૂલોને દૂર કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે,” લેબેડેવ સમજાવે છે.

###

એમઆઈપીટી (ગોર્ડે લેસોવિક, આન્દ્રે લેબેદેવ, મિખાઇલ સુસલોવ), ઇએચ્યુ ઝુરિચ (એન્ડ્રે લેબેડેવ), અને આર્ગોન નેશનલ લેબોરેટરી, યુ.એસ. (વેલેરી વિનોકુર, ઇવાન સડોવસ્કાય) ના સંશોધકોએ આ વાર્તામાં અહેવાલ આપ્યો હતો.

ડિસક્લેમર: એએએએસ અને યુરેકએલર્ટ! યુરેકઅલર્ટ પર પોસ્ટ કરવામાં આવેલી સમાચાર રિલીઝની ચોકસાઈ માટે જવાબદાર નથી! યુરેકઅલર્ટ સિસ્ટમ દ્વારા સંસ્થાઓને યોગદાન આપીને અથવા કોઈપણ માહિતીના ઉપયોગ દ્વારા.

Post Author: admin