शोधकर्ताओं ने एक से अधिक क्वांटम माप का पहला प्रायोगिक मापन किया है, जो सामान्य संभाव्यता की ऊपरी सीमा से परे है। यह परिणाम क्वांटम माप सिद्धांत (क्यूएमटी) को प्रयोगशाला में ले आता है, जिसके क्वांटम मापन और कंप्यूटिंग में संभावित अनुप्रयोग हैं। यह सिद्धांत क्वांटम आधारों और क्वांटम गुरुत्वाकर्षण की खोज पर आधारित है।

क्वांटम यांत्रिकी को आमतौर पर किसी प्रणाली की एक निश्चित समय पर स्थिति और उसके मापन से प्राप्त परिणामों के संदर्भ में वर्णित किया जाता है। एक पूरक दृष्टिकोण क्वांटम प्रणाली को उसके संभावित इतिहासों के माध्यम से वर्णित करना है, जिसका अर्थ है तैयारी और पहचान के बीच उसके विकास के विभिन्न तरीके या प्रयोग में फोटॉन द्वारा लेजर से डिटेक्टर तक का पथ। क्वांटम मापन सिद्धांत ऐसे इतिहासों के समूहों को एक सामान्यीकृत माप प्रदान करती है, जिसमें उनके बीच के व्यतिकरण को शामिल किया जाता है। सामान्य प्रायिकता के विपरीत, यह क्वांटम माप एक से अधिक हो सकता है।

समस्या यह है कि इतिहासों का एक सामान्य समूह जरूरी नहीं कि सामान्य मापों के अनुक्रम के अनुरूप हो, इसलिए इसके क्वांटम माप को प्रयोगात्मक रूप से आसानी से प्राप्त करना संभव नहीं है।

विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के स्वायत्त संस्थान रमन अनुसंधान संस्थान (आरआरआई) द्वारा किए गए एक प्रयोग में लेजर स्रोत और डिटेक्टर के बीच संभावित फोटॉन पथों के एक चयनित संग्रह को सौंपे गए क्वांटम माप को मापा गया है।

भविष्य में, एक फ़िल्टर चुने हुए फोटॉन पथों के समूह का चयन कर सकता है, जबकि बाकी फोटॉन आगे की क्वांटम प्रक्रियाओं के लिए उपलब्ध रहेंगे। इससे यह "इवेंट-फ़िल्टरिंग" क्वांटम मापन और क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए एक नया उपकरण बन सकता है।

क्यूएमटी को प्रयोगात्मक रूप से सुलभ बनाने के लिए, आरआरआई के भौतिकविदों ने एक "इवेंट-फ़िल्टर" का निर्माण शुरू किया जो फोटॉन मार्गों (इवेंट) के एक समूह का चयन करेगा। आरआरआई में पीएचडी छात्रा संचारी चक्रबर्ती ने इस प्रयोग को आरआरआई के वरिष्ठ प्रोफेसर और इस शोधपत्र की सह-लेखिका उर्बसी सिन्हा के मार्गदर्शन में संपन्न किया।

इस इवेंट-फ़िल्टर को बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने लेज़र बीम में मौजूद फोटॉनों को अपने ऑप्टिकल सेटअप में अलग-अलग रास्तों से गुज़रने दिया। फिर उन्होंने ध्रुवीकरण का उपयोग किया, जो प्रकाश तरंगों के दोलन की दिशा बताता है, ताकि विभिन्न रास्तों को अलग किया जा सके और वांछित रास्तों का चयन किया जा सके। बाद में, उन्होंने इस भेदक जानकारी को मिटा दिया ताकि रास्ते आपस में व्यथित हो सकें। क्वांटम पत्रिका में प्रकाशित इस प्रयोग में, शोधकर्ताओं ने फोटॉन-डिटेक्शन संभावना का अनुमान लगाने के लिए इनपुट और आउटपुट लेज़र शक्तियों को मापा। इसके बाद उन्होंने "क्वांटम माप" निर्धारित करने के लिए इवेंट-फ़िल्टर के अंशांकन का उपयोग किया।

क्वांटम माप चुने हुए फोटॉन मार्गों के समूह को भार प्रदान करता है। उन्होंने लगभग 1.17 का क्वांटम माप प्राप्त किया, जो उपकरण की खामियों को ध्यान में रखते हुए लगभग 1.18 के पूर्वानुमान के साथ प्रायोगिक अनिश्चितता के भीतर मेल खाता है। 1.17 के मान ने दर्शाया कि क्वांटम माप सामान्य शास्त्रीय प्रायिकता से भिन्न व्यवहार कर रहा था, जो एक से अधिक नहीं हो सकती।

तो फिर क्वांटम माप एक से अधिक कैसे हो गया? क्वांटम जगत में, विभिन्न संभावित फोटॉन मार्गों से प्राप्त योगदान तरंगों की तरह एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं: जब दो तरंगों के शिखर आपस में मिलते हैं, तो वे एक बड़ी तरंग का निर्माण करते हैं। इससे मार्गों के बीच परस्पर क्रिया को शामिल करने वाला क्वांटम माप एक से अधिक हो जाता है। महत्वपूर्ण बात यह है कि उन्होंने एक से अधिक प्रायिकता को नहीं मापा। डिटेक्टर प्रायिकता एक से कम एक सामान्य प्रायिकता ही रहती है। जो एक से अधिक हो सकता है वह क्वांटम माप है।

चित्र: क्वांटम इतिहासों का इवेंट-फ़िल्टरिंग। एक प्रकाशीय क्षेत्र कई संभावित इतिहासों का पता लगाता है। इवेंट फ़िल्टर क्वांटम माप निर्धारित करने के लिए आवश्यक व्यतिकरण को संरक्षित करते हुए इतिहासों के एक चयनित समूह का चयन करता है। मापा गया परिणाम, μ(E) ≅ 1.17, एकता की शास्त्रीय प्रायिकता सीमा से अधिक है, भले ही अनुमानित फोटॉन-पहचान प्रायिकता स्वयं शून्य और एक के बीच बनी रहती है। (क्रेडिट: उर्बसी सिन्हा, आरआरआई)

इस अध्ययन में पहली बार एक से अधिक क्वांटम माप का प्रदर्शन किया गया है। इससे पता चलता है कि यह मात्रा केवल एक अमूर्त अवधारणा नहीं है जिसे कागज़ पर गणना करके प्राप्त किया जा सकता है: इसे प्रयोगात्मक रूप से मापा जा सकता है। श्रीमती सिन्हा ने कहा, "क्वांटम यांत्रिकी के मूलभूत प्रश्नों से उत्पन्न एक विचार को प्रयोगशाला में एक ऑप्टिकल प्रयोग के रूप में देखना विशेष रूप से संतोषजनक है। हम यह दावा नहीं कर रहे हैं कि इससे क्वांटम माप की समस्या हल हो गई है। लेकिन हमने क्वांटम प्रक्रियाओं से संबंधित उन प्रश्नों के वर्ग का विस्तार किया है जिन्हें प्रयोगात्मक माप से जोड़ा जा सकता है।"

क्वांटम माप क्वांटम माप सिद्धांत (क्यूएमटी) का केंद्रबिंदु है, जिसे सह-लेखक राफेल सोर्किन ने क्वांटम गुरुत्वाकर्षण की खोज के दौरान विकसित किया था। संपूर्ण इतिहास पर इसका ध्यान केंद्रित करना इसे अंतरिक्ष-समय में क्वांटम प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए एक स्वाभाविक ढांचा बनाता है। यह प्रयोग उस ढांचे को प्रयोगशाला में लाता है; यह क्वांटम गुरुत्वाकर्षण के किसी सिद्धांत का परीक्षण नहीं करता है।

कनाडा के पेरिमीटर इंस्टीट्यूट फॉर थियोरेटिकल फिजिक्स के पूर्व शोधकर्ता और आरआरआई में विशिष्ट अतिथि संकाय सदस्य सोर्किन का निधन 12 सितंबर 2026 को, शोध पत्र स्वीकार होने के कुछ ही समय बाद हो गया।

श्रीमती सिन्हा ने कहा, "यह शोध पत्र मेरे लिए व्यक्तिगत और वैज्ञानिक दोनों ही दृष्टि से बहुत मायने रखता है।"

प्रकाशन लिंक: https://doi.org/10.22331/q-2026-09-24-2215

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पीके/केसी/आरटी/एके
 

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