একটি কোয়ান্টাম অবস্থা পরিমাপ না করে নিয়ন্ত্রণ করার জন্য পারমাণবিক ক্লাউড কী

যখন আমি এখনও ল্যাবে কাজ করছিলাম, তখন “সুসংগত নিয়ন্ত্রণ” নামক কিছু নিয়ে অনেক গুঞ্জন ছিল। মূল ধারণাটি ছিল প্রথাগত নিয়ন্ত্রণ তত্ত্বের নীতিগুলি গ্রহণ করা — একই তত্ত্ব যা ক্রুজ নিয়ন্ত্রণের মতো জিনিসগুলিকে কাজ করে — এবং সেগুলি কোয়ান্টাম সিস্টেমে প্রয়োগ করা।

কিছু খুব সুন্দর ধারণা এবং অন্তর্দৃষ্টি সেই প্রথম দিকের কাজ থেকে বেরিয়ে এসেছে, তবে সেগুলিকে বাস্তবায়িত করতে কিছুটা সময় লেগেছে। এখন, আমরা কিছু উদীয়মান ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশন দেখতে শুরু করতে পারি, গবেষকরা একটি নতুন গবেষণাপত্রে প্রদর্শন করে সক্রিয় কুলিং সুসংগত নিয়ন্ত্রণ ব্যবহার করে একটি ঝিল্লির।

পরিমাপ খারাপ

একটি ঐতিহ্যগত নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা একটি পছন্দসই অবস্থার মত কিছু আছে, যেমন একটি গাড়ির লক্ষ্য গতি। একটি গাড়ির গতি বারবার পরিমাপ করে এবং ত্বরান্বিত বা হ্রাস করে, নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা গাড়িটিকে লক্ষ্য গতিতে আনতে পারে।

যে কোনো মুহূর্তে কতটা ত্বরণ বা মন্থরতা প্রয়োগ করতে হবে তা নির্ধারণ করা একটি নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা তৈরির প্রকৃত শিল্প। কিন্তু পুরো প্রক্রিয়ার চাবিকাঠি হল সেই পরিমাপ। এটি ছাড়া, নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা বিচ্ছিন্ন হয়ে পড়ে।

আমরা কোথায় যাচ্ছি সে সম্পর্কে আপনাকে ধারণা দিতে, আমরা দেখব কীভাবে একটি কোয়ান্টাম নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা একটি ধ্রুপদী নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা থেকে আলাদা হতে হবে। আসুন কল্পনা করি যে আমার কাছে দুটি সম্ভাব্য অবস্থা সহ একটি কোয়ান্টাম সিস্টেম আছে যেটিকে আমরা “আপ” এবং “নিচে” বলব। আমার লক্ষ্য হল আমার কোয়ান্টাম সিস্টেমের জন্য একটি নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা বিকাশ করা। আমি সিস্টেমের জন্য একটি টার্গেট স্টেট বেছে নিই — আপ।

আমার সিস্টেমটি উপরে এবং নিচের একটি ভারসাম্যপূর্ণ সুপারপজিশনে শুরু হয়, যার অর্থ আমি যদি সিস্টেমের অবস্থা পরিমাপ করি তবে আমার “উপরে” উঠার 50 শতাংশ সম্ভাবনা রয়েছে। সময় বাকি অর্ধেক, আমি পেতে “নিচে.” একবার পরিমাপ করা হলে, রাষ্ট্র সেট করা হয়, এবং আরও কোনো পরিমাপ একই ফলাফল তৈরি করবে। তারপর থেকে সিস্টেম পরিবর্তন করার কোন সুযোগ নেই.

অন্য কথায়, আমার কন্ট্রোল সিস্টেম অর্ধেক সময় কাজ করবে না, এবং অন্য অর্ধেক, এর কিছুই করার থাকবে না।

পরিবর্তনের অবস্থা

যাইহোক, একটি কোয়ান্টাম সিস্টেম স্থির নয়। নিজের থেকে বামে, প্রাথমিক সুপারপজিশন অবস্থা বিকশিত হবে — কয়েক সেকেন্ড পরে, “উপর” পরিমাপের সম্ভাবনা 50 শতাংশ হবে না। আমি যদি আমার কোয়ান্টাম সিস্টেম বুঝতে পারি, আমি সেই বিবর্তনটিকে আলো, চৌম্বক ক্ষেত্র বা কোয়ান্টাম প্যান্টে অন্য কোনো লাথি দিয়ে চালাতে পারি। যদি আমার কিক সঠিক সময়ে করা হয় — এবং ঠিক পরিমাণে — যখন আমি পরিমাপ করি, আমি সিস্টেমটিকে 100 শতাংশ সময়ের উপরে দেখতে পাব।

আমি যা বর্ণনা করেছি তা কেবলমাত্র অর্ধেক নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা, কারণ আমি যে কিকের সময় এবং তীব্রতা বেছে নিতে কোয়ান্টাম সিস্টেমের একটি মডেল (আমার বোঝার) ব্যবহার করছি। আমি যে কিক প্রয়োগ করি তার সাথে কোয়ান্টাম সিস্টেমকে কোনোভাবে ইন্টারঅ্যাক্ট করার অনুমতি দিয়ে লুপটি সম্পূর্ণ করা যেতে পারে যাতে এটি সঠিক সময়ে নিজেকে চালু এবং বন্ধ করে। আমার সহজ উদাহরণটি অবিলম্বে এটি করার একটি উপায় প্রস্তাব করে না।

একটি আরও জটিল কোয়ান্টাম সিস্টেমে, একটি পরিমাপের প্রভাব আরও সূক্ষ্ম। এটি একটি ব্যাক অ্যাকশন প্রবর্তন করে যা লক্ষ্য অবস্থায় পৌঁছানোর আপনার ক্ষমতাকে সীমিত করতে পারে। আসন্ন উদাহরণে, লক্ষ্য হল একটি ঝিল্লিকে ঠাণ্ডা করা, যার মূল অর্থ হল এটি থেকে সমস্ত তাপীয় শক্তি বের করা যাতে ঝিল্লিটি তার সর্বনিম্ন শক্তির অবস্থায় কম্পন করে — মাত্র একক পরিমাণ শক্তি সহ একটি অবস্থা।

এখন কল্পনা করুন যে আমার কন্ট্রোল সিস্টেম আমার শক্তি নিষ্কাশন সরঞ্জামকে সামঞ্জস্য করতে ঝিল্লির কম্পন পরিমাপ করে (সেটি যাই হোক না কেন)। পরিমাপ কমপক্ষে এক কোয়ান্টা শক্তি যোগ করবে, তাই আমি লক্ষ্য অবস্থায় আঘাত করলেও, আমার পরিমাপ শক্তি যোগ করে লক্ষ্য অবস্থা থেকে ঝিল্লিকে সরিয়ে দেবে। এই পরিমাপ পদক্ষেপ এড়িয়ে যাওয়া হল গবেষকের নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার যাদুকরী উপাদান।