भारत और अमेरिका के वैज्ञानिकों ने एक ही, सही समय पर की गई फ्लिप प्रक्रिया को लागू करके क्वांटम उलझाव को लंबे समय तक संरक्षित करने का एक तरीका प्रदर्शित किया है, जिससे यह पता चलता है कि क्वांटम प्रणालियों को नियंत्रित करने में हस्तक्षेप का समय स्वयं प्रक्रिया जितना ही महत्वपूर्ण हो सकता है।

इन निष्कर्षों से भविष्य के क्वांटम कंप्यूटरों के भीतर मौजूद नाजुक क्वांटम लिंक के जीवनकाल को बढ़ाने में मदद मिल सकती है, और इसके लिए अंतर्निहित हार्डवेयर में बदलाव की आवश्यकता नहीं होगी।

यह अध्ययन विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के अधीन एक स्वायत्त संस्था, रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट (आरआरआई), कैलगरी विश्वविद्यालय और लुइसियाना स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं द्वारा किया गया था। इसे आंशिक रूप से डीएसटी के राष्ट्रीय क्वांटम मिशन द्वारा वित्त पोषित किया गया था।

क्वांटम प्रणालियों में एंटैंगलमेंट एक महत्वपूर्ण संसाधन है, जिसमें दो कणों की अवस्थाएँ उनके अलग होने पर भी सहसंबंधित रहती हैं। हालाँकि, पर्यावरण के साथ अंतःक्रिया के कारण एंटैंगलमेंट कमजोर हो सकता है और अंततः समाप्त हो सकता है।

कुछ मामलों में, कणों के पूर्ण क्षय से पहले ही, एक निश्चित समय पर उलझाव अचानक समाप्त हो सकता है। इस घटना को "उलझाव की अचानक मृत्यु" के नाम से जाना जाता है।

इस हानि को टाला जा सकता है या नहीं, इसकी जांच करने के लिए शोधकर्ताओं ने दो-स्तरीय क्वांटम प्रणाली की नकल करने के लिए एक ऑप्टिकल सेटअप विकसित किया।

इस प्रयोग में, शोधकर्ताओं ने कण की दो अवस्थाओं के अनुरूप प्रकाश के ध्रुवीकरण का उपयोग किया। ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण को उत्तेजित अवस्था और क्षैतिज ध्रुवीकरण को मूल अवस्था माना गया।

वेवप्लेट नामक एक ऑप्टिकल उपकरण का उपयोग करते हुए, जो प्रकाश के ध्रुवीकरण को बदलता है, शोधकर्ता दो अवस्थाओं के बीच संक्रमण को नियंत्रित करने में सक्षम थे।

उत्तेजित अवस्था की आबादी को स्वाभाविक रूप से निष्क्रिय अवस्था में क्षय होने देने के बजाय, शोधकर्ताओं ने एक ऐसी प्रक्रिया लागू की जिससे निष्क्रिय और उत्तेजित अवस्थाओं की आबादी आपस में बदल गई।

इस प्रक्रिया का प्रभाव इस बात पर निर्भर करता था कि क्षय प्रक्रिया के दौरान इसे कब लागू किया गया। उपयुक्त समय का चयन करके, शोधकर्ता कणों के क्षय में देरी करने और कुछ मामलों में, उलझाव के नुकसान में भी देरी करने में सक्षम थे।

आरआरआई में क्वांटम सूचना और कंप्यूटिंग (क्विआईसी) लैब के समूह प्रमुख और संस्थान में वरिष्ठ प्रोफेसर उर्बासी सिन्हा ने कहा, "मेरे लिए, परिणाम का मूल यह है कि समय केवल एक प्रयोगात्मक विवरण नहीं है; यह एक नियंत्रण संसाधन हो सकता है।"

शोधकर्ताओं ने पाया कि पलटने का समय यह निर्धारित कर सकता है कि उलझने से होने वाली अचानक मृत्यु में देरी होती है, उससे बचा जा सकता है या वह जल्दी हो जाती है।

"जब आप इस प्रक्रिया को लागू कर रहे होते हैं, तो क्षय के माध्यम से विकास के कितने समय बाद आप इस एकल फ्लिप ऑपरेशन को लागू कर रहे होते हैं, यह निर्धारित करेगा कि आप अचानक मृत्यु से बचते हैं, उसमें देरी करते हैं या उसे तेज करते हैं," क्यूआईसी लैब में क्वांटम वैज्ञानिक और अध्ययन के प्रमुख लेखक सौम्या रंजन बेहरा ने कहा।

यह अध्ययन जुलाई में अमेरिकन फिजिकल सोसाइटी के फिजिकल रिव्यू ए में प्रकाशित हुआ था।

ये निष्कर्ष क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक हैं, जहां पर्यावरण के साथ अंतःक्रियाओं के कारण क्वांटम जानकारी नष्ट हो सकती है। प्रयोग से पता चलता है कि सावधानीपूर्वक समयबद्ध क्रियाएं क्वांटम जानकारी और एंटैंगलमेंट के बने रहने की अवधि को प्रभावित कर सकती हैं।

प्रयोग के दौरान शोधकर्ताओं को एक अप्रत्याशित परिणाम भी मिला। प्रेक्षित व्यवहार शुरू में उन दो मानक पाठ्यपुस्तक मॉडलों में से किसी के भी अनुरूप नहीं था जो यह वर्णन करते हैं कि क्वांटम प्रणालियाँ अपने वातावरण में सूचना कैसे खो देती हैं।

QuIC लैब के शोधकर्ताओं ने प्रायोगिक आंकड़ों के विभिन्न सैद्धांतिक विवरणों की जांच करने में लगभग एक वर्ष बिताया।

अंततः उन्होंने पाया कि प्रायोगिक परिणाम दो स्थापित ढाँचों को जोड़ने वाले वक्र पर स्थित थे। इससे उन्हें एक "ट्यूनिंग पैरामीटर" की पहचान करने में मदद मिली, जो एक ही प्रायोगिक सेटअप को दो मॉडलों के बीच स्थानांतरित करने और इसके मान के आधार पर विभिन्न रूपों को दर्शाने की अनुमति देता है।

शोधकर्ताओं ने कहा कि यह निष्कर्ष इंगित करता है कि दोनों मॉडलों को अलग-अलग प्रायोगिक परिदृश्यों के रूप में मानने की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि एक ही सेटअप ट्यूनिंग पैरामीटर के माध्यम से शोर मॉडल और उनके बीच व्यवहार की सीमा दोनों को कैप्चर कर सकता है।

यह अध्ययन दर्शाता है कि किसी ऑपरेशन के समय को नियंत्रित करने से उलझाव के विकास को प्रभावित करने का एक नया तरीका मिल सकता है, जो भविष्य की क्वांटम प्रौद्योगिकियों में क्वांटम सूचना हानि के प्रबंधन के लिए एक संभावित दृष्टिकोण प्रदान करता है।