भारतीय शोधकर्ताओं ने प्रायोगिक रूप से एक से अधिक क्वांटम माप को मापा है, जिससे क्वांटम मापन के लिए नई संभावनाएं खुल गई हैं।
Lok Swaraj24 
विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के एक स्वायत्त संस्थान, रमन अनुसंधान संस्थान (आरआरआई) के शोधकर्ताओं ने पहली बार एक से अधिक क्वांटम माप को प्रयोगात्मक रूप से मापा है, जिससे क्वांटम माप सिद्धांत (क्यूएमटी) की एक महत्वपूर्ण अवधारणा को प्रयोगशाला में लाया गया है।
शोधकर्ताओं ने प्रायोगिक उपकरण की खामियों को ध्यान में रखते हुए लगभग 1.17 का क्वांटम माप प्राप्त किया, जबकि सैद्धांतिक अनुमान लगभग 1.18 था। यह निष्कर्ष दर्शाता है कि क्वांटम माप सामान्य प्रायिकता की ऊपरी सीमा से अधिक हो सकता है, जिससे क्वांटम मापन और क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र में नए रास्ते खुल सकते हैं।
क्वांटम नामक पत्रिका में प्रकाशित यह अध्ययन, लेजर स्रोत और डिटेक्टर के बीच संभावित फोटॉन पथों के व्यवहार पर केंद्रित है।
क्वांटम इतिहासों का मापन
क्वांटम यांत्रिकी को आमतौर पर किसी प्रणाली की एक निश्चित समय पर स्थिति और उसके मापन के दौरान प्राप्त परिणामों के संदर्भ में वर्णित किया जाता है। क्वांटम मापन सिद्धांत एक पूरक दृष्टिकोण प्रस्तुत करता है, जो क्वांटम प्रणाली को उसके संभावित इतिहासों के माध्यम से वर्णित करता है – यानी किसी प्रणाली के निर्माण और निर्धारण के बीच उसके विकास के विभिन्न तरीके।
उदाहरण के लिए, एक प्रकाशीय प्रयोग में, इन इतिहासों को उन विभिन्न मार्गों के रूप में समझा जा सकता है जो एक फोटॉन लेजर और डिटेक्टर के बीच तय कर सकता है।
क्वांटम पद्धति (QMT) इन इतिहासों के संग्रह को एक सामान्यीकृत माप प्रदान करती है, जिसमें उनके बीच होने वाले हस्तक्षेप को भी ध्यान में रखा जाता है। सामान्य प्रायिकता के विपरीत, यह क्वांटम माप शून्य और एक के बीच के मानों तक सीमित नहीं है।
हालांकि, प्रयोगात्मक रूप से क्वांटम माप तक पहुंचना चुनौतीपूर्ण है क्योंकि इतिहासों का एक सामान्य संग्रह जरूरी नहीं कि पारंपरिक मापों के अनुक्रम के अनुरूप हो।
आरआरआई प्रयोग ने संभावित फोटॉन पथों के एक चयनित संग्रह का चयन करने में सक्षम “इवेंट-फ़िल्टर” का निर्माण करके इस चुनौती का समाधान किया।
प्रयोग कैसे काम करता है
आरआरआई में पीएचडी की छात्रा रहीं संचारी चक्रबोर्ती ने आरआरआई की वरिष्ठ प्रोफेसर और अध्ययन की सह-लेखिका उर्बासी सिन्हा की देखरेख में यह प्रयोग किया।
शोधकर्ताओं ने एक ऑप्टिकल सेटअप में लेजर बीम से निकलने वाले फोटॉनों को विभिन्न मार्गों से गुजरने दिया। उन्होंने ध्रुवीकरण का उपयोग किया, जो प्रकाश तरंगों के दोलन की दिशा का वर्णन करता है, ताकि विभिन्न मार्गों के बीच अंतर किया जा सके और घटना को बनाने वाले मार्गों के विशेष समूह का चयन किया जा सके।
बाद में विशिष्ट जानकारी को मिटा दिया गया, जिससे विभिन्न मार्गों को एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करने की अनुमति मिल गई।
शोधकर्ताओं ने फोटॉन का पता लगाने की संभावना का अनुमान लगाने के लिए इनपुट और आउटपुट लेजर शक्तियों को मापा। फिर उन्होंने संबंधित क्वांटम माप निर्धारित करने के लिए इवेंट-फ़िल्टर के अंशांकन का उपयोग किया।
मापा गया मान लगभग 1.17 था, जो प्रायोगिक अनिश्चितता के भीतर अनुमानित मान लगभग 1.18 के साथ मेल खाता है।
एक से अधिक मान क्यों संभव है?
इस परिणाम का यह अर्थ नहीं है कि शोधकर्ताओं ने एक से अधिक संभावना को मापा है।
फोटॉन का पता लगाने की संभावना एक सामान्य संभावना बनी रहती है और इसलिए एक से कम रहती है। एक से अधिक क्वांटम माप था, जिसमें विभिन्न संभावित इतिहासों के बीच हस्तक्षेप भी शामिल होता है।
क्वांटम प्रणालियों में, विभिन्न फोटॉन मार्ग तरंगों की तरह परस्पर क्रिया कर सकते हैं। जब योगदान एक दूसरे को सुदृढ़ करते हैं, तो उनका संयुक्त प्रभाव एक सामान्य शास्त्रीय संभाव्यता माप द्वारा अनुमत प्रभाव से कहीं अधिक हो सकता है।
अत: यह प्रयोग पारंपरिक संभाव्यता और क्वांटम माप सिद्धांत में प्रयुक्त सामान्यीकृत माप के बीच अंतर को दर्शाता है।
सैद्धांतिक अवधारणा से लेकर प्रयोगशाला मापन तक
यह अध्ययन एक से अधिक क्वांटम माप का पहला प्रायोगिक माप प्रदान करता है, यह दर्शाता है कि यह मात्रा केवल एक सैद्धांतिक संरचना नहीं है बल्कि इसे प्रायोगिक रूप से प्राप्त किया जा सकता है।
सिन्हा ने कहा कि यह प्रयोग क्वांटम मापन समस्या का समाधान नहीं करता है, लेकिन यह क्वांटम प्रक्रियाओं के बारे में उन प्रश्नों की सीमा का विस्तार करता है जिन्हें प्रयोगात्मक मापों से जोड़ा जा सकता है।
शोधकर्ताओं ने इवेंट-फ़िल्टरिंग दृष्टिकोण के एक संभावित भविष्य के अनुप्रयोग की ओर भी इशारा किया है। भविष्य में एक कार्यान्वयन में फ़िल्टर का उपयोग करके फोटॉन पथों के एक चयनित संग्रह का चयन किया जा सकता है, जबकि फोटॉनों को बाद की क्वांटम प्रक्रियाओं के लिए उपलब्ध रखा जा सकता है।
इस तरह की व्यवस्था से इवेंट-फिल्टरिंग क्वांटम माप और क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए एक नया उपकरण बन सकता है।
क्वांटम माप सिद्धांत और क्वांटम गुरुत्वाकर्षण के साथ संबंध
क्वांटम माप सिद्धांत क्वांटम आधारों के अध्ययन और पूर्ण इतिहासों के माध्यम से क्वांटम प्रक्रियाओं के वर्णन पर आधारित है। इस ढांचे को सह-लेखक राफेल सोर्किन ने क्वांटम गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत की खोज के संदर्भ में विकसित किया था।
क्योंकि क्वांटम यांत्रिकी (क्यूएमटी) संपूर्ण इतिहास पर केंद्रित है, इसलिए यह स्पेसटाइम में क्वांटम प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए एक ढांचा प्रदान करता है।
आरआरआई प्रयोग इस सैद्धांतिक ढांचे को एक ऑप्टिकल प्रयोगशाला सेटिंग में लाता है। हालांकि, शोधकर्ताओं ने स्पष्ट किया है कि यह प्रयोग क्वांटम गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत का परीक्षण नहीं करता है।
कनाडा के पेरिमीटर इंस्टीट्यूट फॉर थियोरेटिकल फिजिक्स के शोधकर्ता एमेरिटस और आरआरआई में एक विशिष्ट विजिटिंग फैकल्टी सदस्य सोर्किन का निधन 12 सितंबर, 2026 को हुआ, शोध पत्र स्वीकार किए जाने के कुछ ही समय बाद।
अपने काम पर विचार करते हुए, सिन्हा ने इस शोध पत्र को अपने लिए व्यक्तिगत और वैज्ञानिक दोनों दृष्टियों से महत्वपूर्ण बताया।
