चीनी शोधकर्ताओं ने हार्डी के विरोधाभास का पहला लूप-होल-मुक्त परीक्षण हासिल किया, जिससे क्वांटम गैर-स्थानीयता और क्वांटम प्रौद्योगिकी विकास को आगे बढ़ाने के ठोस सबूत मिले।
प्रोफेसर जियानवेई पैन, कियांग झांग और काई चेन के नेतृत्व में चीनी विज्ञान अकादमी (सीएएस) के चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (यूएसटीसी) की एक शोध टीम ने नानकई विश्वविद्यालय के चेन जिंगलिंग के सहयोग से यह उपलब्धि हासिल की है। पहली बार हार्डी के विरोधाभास का बचाव-मुक्त परीक्षण। टीम ने हार्डी की गैर-स्थानीयता का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया, जिससे पता लगाने की दक्षता संबंधी खामियां और स्थानीयता की खामियां दोनों बंद हो गईं। उनके निष्कर्षों को संपादक के सुझाव के रूप में फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित किया गया था।
1990 के दशक में लुसिएन हार्डी द्वारा पेश किया गया हार्डी का विरोधाभास, स्थानीय यथार्थवाद का एक सरलीकृत परीक्षण प्रस्तुत करता है – शास्त्रीय विचार कि भौतिक गुण अवलोकन से स्वतंत्र रूप से मौजूद हैं और कोई भी संकेत प्रकाश की गति से अधिक नहीं है। यह विरोधाभास यह प्रदर्शित करके क्वांटम यांत्रिकी और स्थानीय यथार्थवाद के बीच संघर्ष को उजागर करता है कि, कुछ शर्तों के तहत जहां तीन “हार्डी घटनाओं” की शून्य संभावना होती है, क्वांटम यांत्रिकी चौथी घटना के लिए गैर-शून्य संभावना की भविष्यवाणी करती है, जो स्थानीय यथार्थवाद का खंडन करती है।
हार्डी के विरोधाभास के परीक्षण की चुनौतियाँ
चौथी घटना की कम संभावना के कारण हार्डी के विरोधाभास की प्रायोगिक पुष्टि करना चुनौतीपूर्ण है, इसे शोर से अलग करने के लिए उलझाव स्रोतों में उच्च निष्ठा और दक्षता की आवश्यकता होती है। पहले के प्रयोगों में दो मुख्य चुनौतियों का सामना करना पड़ा: स्थानीय खामी, जहां माप विकल्प परिणामों को प्रभावित कर सकते हैं, और ऑप्टिकल नुकसान के कारण पता लगाने की दक्षता खामी।
भेद्यता-मुक्त हार्डी विरोधाभास परीक्षण प्रयोगात्मक उपकरण आरेख। श्रेय: सी-रान झाओ एट अलस्थानीयता की खामियों को दूर करने के लिए, शोधकर्ताओं ने सावधानीपूर्वक एक अंतरिक्ष-समय प्रयोगात्मक सेटअप तैयार किया, जिससे यह सुनिश्चित हुआ कि माप विकल्प अंतरिक्ष की तरह उलझी हुई स्थिति की तैयारी और फोटॉन पहचान दोनों से अलग थे। यह कॉन्फ़िगरेशन माप सेटिंग्स के परिणामों से प्रभावित होने की किसी भी संभावना को रोकता है, जिससे स्थानीयता संबंधी खामियां दूर हो जाती हैं।
स्थानीयता और पता लगाने की दक्षता संबंधी खामियों को संबोधित करना
पता लगाने की दक्षता संबंधी खामियों से निपटने के लिए, अध्ययन में 82.2% की उच्च पता लगाने की दक्षता को नियोजित किया गया, जो ऑप्टिकल नुकसान के प्रभाव को काफी हद तक कम कर देता है। इसके अलावा, माप सेटिंग्स के चयन के लिए उच्च गति क्वांटम यादृच्छिक संख्या जनरेटर के एकीकरण ने वास्तविक यादृच्छिकता का एक तत्व पेश किया, जो स्थानीय छिपे हुए चर द्वारा किसी भी संभावित हेरफेर के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करता है। हार्डी की असमानता के परिष्कृत रूप के माध्यम से अपने विश्लेषण में अज्ञात घटनाओं और डबल-क्लिक घटनाओं को शामिल करके, शोधकर्ताओं ने प्रभावी ढंग से पता लगाने की दक्षता खामियों को बंद कर दिया, एक मजबूत प्रयोगात्मक रूपरेखा प्रस्तुत की जो क्वांटम भौतिकी के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण योगदान के रूप में खड़ी है।
अंत में, छह घंटे तक किए गए प्रयोग ने 4.32 बिलियन परीक्षणों में 5 मानक विचलन तक के महत्व स्तर के साथ, हार्डी के विरोधाभास का एक मजबूत उल्लंघन प्रदर्शित किया। एक अशक्त परिकल्पना परीक्षण ने पुष्टि की कि स्थानीय यथार्थवाद के माध्यम से परिणामों की व्याख्या करने की संभावना 10-16348 से कम है, जो क्वांटम गैर-स्थानीयता के पक्ष में सम्मोहक साक्ष्य प्रदान करता है।
यह शोध क्वांटम यांत्रिकी के बारे में हमारी समझ को गहरा करता है और क्वांटम कुंजी वितरण और क्वांटम यादृच्छिक संख्या प्रमाणीकरण जैसी क्वांटम प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। यह क्वांटम भौतिकी में प्रगति का प्रतीक है, क्वांटम गैर-स्थानीयता के नए साक्ष्य पेश करता है और भविष्य की क्वांटम सूचना प्रौद्योगिकियों के लिए मार्ग प्रशस्त करता है। अध्ययन के रेफरी ने काम की अत्यधिक प्रशंसा की, यह देखते हुए कि “प्रयोगात्मक परिणाम, स्थानीय यथार्थवाद के खिलाफ मात्रात्मक साक्ष्य के साथ, प्रभावशाली हैं।”
संदर्भ: सी-रान झाओ, शुआई झाओ, हाई-हाओ डोंग, वेन-झाओ लियू, जिंग-लिंग चेन, काई चेन, कियांग झांग और जियान-वेई पैन द्वारा “हार्डी के उल्लंघन के माध्यम से स्थानीय यथार्थवाद का लूपहोल-मुक्त परीक्षण”, 7 अगस्त 2024, भौतिक समीक्षा पत्र.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.060201