سائنسدانوں کے ذریعہ تیار کی گئی ایک نئی تکنیک ٹھنڈے ایٹموں کی مقامی کثافت کو حقیقی وقت میں ان کو نمایاں طور پر  بغیر کشی دشواری کے پیمائش کی اجازت دیتی ہے۔ یہ تکنیک کوانٹم کمپیوٹیشن اور کوانٹم سینسنگ میں مستقبل کی ایپلی کیشنز تیار کرنے میں کارآمد ثابت ہو سکتی ہے، جہاں ایٹموں اور ان کی کوانٹم حالتوں کا حقیقی وقت میں پتہ لگانا بہت ضروری ہے۔

روایتی ٹھنڈے ایٹم کے تجربات میں جہاں لیزر کولنگ اور ٹریپنگ تکنیک ایٹم کی حرکی توانائی کو تقریباً صفر تک کم کرتی ہے۔ ایٹم کی کوانٹم خصوصیات زیادہ واضح طور پر دکھائی دیتی ہیں۔ ان ٹھنڈے ایٹموں کو کوانٹم کمپیوٹرز اور کوانٹم سینسنگ کے وسائل کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ان ایٹموں کی کوانٹم صورتحال  کا پتہ لگانے کے لیے جذب اور فلوروسینس امیجنگ جیسے طریقے بڑے پیمانے پر استعمال کیے جاتے ہیں۔ تاہم ان تکنیکوں کی بھی کچھ حدود ہیں۔ گھنے جوہری بادلوں کی امیجنگ کرتے وقت جذب امیجنگ چیلنجز پیش کرتی ہے کیونکہ تحقیقاتی بیم کثافت کی درست پیمائش فراہم کرنے کے لیے اتنی گہرائی میں نہیں جا سکتی۔ دوسری طرف، فلوروسینس امیجنگ کو بکھرے ہوئے فوٹونز کو جمع کرنے کے لیے طویل نمائش کے اوقات کی ضرورت ہوتی ہے اور دونوں طریقے اکثر تباہ کن ہوتے ہیں۔ جو پیمائش کے دوران ایٹموں کی حالت کو بدل دیتے ہیں۔

حکومت ہند کے محکمہ سائنس و ٹیکنالوجی (ڈی ایس ٹی) کے ایک خود مختار ادارے رمن ریسرچ انسٹی ٹیوٹ کے محققین نے رمن ڈرون اسپن شور اسپیکٹرواسکوپی (آر ڈی ایس این ایس) نامی ایک تکنیک کا مظاہرہ کیا جو اسپن شورا سپیکٹرواسکوپی کو ملا کر ان چیلنجوں پر قابو پا لیتی ہے ، جو جوہری نمونے سے گزرنے والی لیزر روشنی کے پولرائزیشن کے اتار چڑھاؤ کا پتہ لگا کر جوہری گھماؤ کے قدرتی اتار چڑھاؤ کا پتہ لگاتا ہے ۔  یہ طریقہ دو ملحقہ اسپن ریاستوں کے درمیان ایٹموں کو مربوط طور پر چلانے کے لیے دو اضافی لیزر بیموں کا بھی استعمال کرتا ہے ۔

تصویر: آر ڈی ایس این ایس ایک غیر جارحانہ پیمائش ہے جو ہمیں ایٹم کلاؤڈ کو اعلیٰ دنیاوی اور مقامی ریزولوشن میں جانچنے کے قابل بناتی ہے۔

یہ رمن بیم جوہری ریاستوں کے درمیان منتقلی کو چلاتے ہیں اور ڈرامائی طور پر سگنل کو تقریبا دس لاکھ گنا بڑھاتے ہیں ۔  جانچ کا حجم 0.01ایم ایم3ہے جو تحقیقات کو صرف 38 مائیکرو میٹر پر مرکوز کرکے حاصل کیا جاتا ہے ۔ جس میں ایٹم بادل کے ایک چھوٹے سے علاقے کو نشانہ بنایا جاتا ہے جس میں تقریباً 10,000 ، ایٹم شامل ہیں ۔  اہم بات یہ ہے کہ ماپا ہوا سگنل صرف کل ایٹم نمبر کے بجائے مقامی کثافت کی براہ راست پیمائش فراہم کرتا ہے ۔

ٹیم نے میگنیٹو آپٹیکل ٹریپ (ایم او ٹی) میں پوٹیشیم ایٹموں کا مطالعہ کرنے کے لیے آر ڈی ایس این ایس کا استعمال کیا اور مشاہدہ کیا کہ جوہری بادل کی مرکزی کثافت ایک سیکنڈ کے اندر اچھی طرح بھیگ جاتا ہے ۔ جبکہ فلوروسینس کے ذریعے ماپا جانے والے ایٹموں کی کل گنتی میں تقریباً دوگنا وقت لگتا ہے ۔

یہ ایک اہم فرق کو اجاگر کرتا ہے۔فلوروسینس عالمی ایٹموں کی گنتی کو ظاہر کرتا ہے ۔ جبکہ آر ڈی ایس این ایس سے پتہ چلتا ہے کہ ایٹم مقامی طور پر کتنے مضبوطی سے بھرے ہوئے ہیں ۔

آر آر آئی میں کیومیکس لیب کے ریسرچ اسسٹنٹ برناڈیٹ ورشا ایف جے اور بھاگیہ شری دیپک بیدوائی نے بتایاکہ ’’ یہ تکنیک غیر حملہ آور ہے ، کیونکہ تحقیقات دور تک پھیلی ہوئی ہے اور کم طاقت پر چلتی ہے ، جس سے مائیکرو سیکنڈ پیمانے کی پیمائش بھی چند فیصد کے اندر درستگی حاصل کر سکتی ہے ۔‘‘

آر آر آئی کے پی ایچ ڈی محقق اور مطالعہ کے مرکزی مصنف سیاری نے کہا’’حقیقی وقت میں غیر تباہ کن امیجنگ کے طریقے ایک بہترین کوانٹم سینسنگ اور کمپیوٹنگ امیدوار ہیں ۔  یہ عارضی خوردبین کثافت کے اتار چڑھاؤ کو پکڑ کر بہت سے جسم کی حرکیات کو بے نقاب کرتا ہے ۔  اس کا استعمال مقامی طور پر حل شدہ ڈیٹا کے ساتھ نظریاتی ماڈلز کو بینچ مارک کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے ۔‘‘

آر ڈی ایس این ایس کی توثیق کرنے کے لیے ، ٹیم نے مقامی کثافت پروفائلز کا موازنہ فلوروسینس امیجز پر لاگو ہونے والے انورس ایبل ٹرانسفارم کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کردہ نتائج سے کیا ۔  یہ معاہدہ  یہاں قابل ذکرہے کہ  ایبل ٹرانسفارم کے برعکس ، جس میں محوری ہم آہنگی کی ضرورت ہوتی ہے ، آر ڈی ایس این ایس غیر متناسب یا متحرک طور پر تیار ہونے والے جوہری بادلوں میں بھی مضبوط کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے ۔

اس کام کی وسیع تر اہمیت کوانٹم ٹیکنالوجیز کے لیے انمول ہے ۔ تیز ، عین مطابق ، اور غیر حملہ آور کثافت کی پیمائش گریوی میٹر ، میگنیٹو میٹر  اور دیگر سینسر جیسے آلات میں مددگار ہیں جو ایٹم کی کثافت کو درستگی کے ساتھ جاننے پر تنقیدی طور پر انحصار کرتے ہیں ۔  نظام کو پریشان کیے بغیر مائکرون پیمانے پر مقامی جانچ کو فعال کرکے ، آر ڈی ایس این ایس کثافت لہر کے پھیلاؤ ، کوانٹم ٹرانسپورٹ جیسے مظاہر کا مطالعہ کرنے کے لیے راستے کھولتا ہے ۔

آر آر آئی میں کوانٹم مکسچرز (کیو ایم آئی ایکس) لیب کی قیادت کرنے والے پروفیسر سپتاریشی چودھری نے کہا  کہ’’ہم توقع کرتے ہیں کہ یہ تکنیک سرد ایٹم کے تجربات کی حقیقی وقت کی تشخیص میں ، خاص طور پر غیر جانبدار ایٹموں کے ساتھ کوانٹم کمپیوٹنگ اور سرد ایٹموں کے ساتھ کوانٹم سیمولیشن کے تناظر میں ، اور نقل و حمل کے مظاہر  غیر توازن حرکیات وغیرہ کی تلاش جیسے شعبوں میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوگی ۔

ہندوستان کے قومی کوانٹم مشن کے تحت تعاون یافتہ یہ پیش رفت کوانٹم ریسرچ میں درستگی کی پیمائش میں آر آر آئی کو سب سے آگے رکھتی ہے جو ایک وسیع تر سبق کی نشاندہی کرتی ہے: ترقی اکثر سخت دیکھنے سے نہیں ہوتی بلکہ دیکھنے کے لیے نرم ، اسمارٹ طریقے تلاش کرنے سے ہوتی ہے ۔

 

اشاعت کا لنک  https://doi.org/10.1063/5.0277027

 

*************

 

(ش ح ۔م ح۔ع د(

U. NO.269

 

(रिलीज़ आईडी: 2212357) आगंतुक पटल : 14