क्वांटम की रहस्यमय दुनिया: भविष्य की तकनीक को उछाल देने वाली मध्यवर्ती क्वांटम स्थिति क्या है?

“सफेद या काले” के बाहर क्वांटम की स्थिति

क्वांटम दुनिया अक्सर द्वैतवाद को धोखा देती है। यह कण भी है और तरंग भी, 0 और 1 का सुपरपोजिशन —— ऐसी “बीच की” गतिविधि तकनीकी नवाचार का बीज बन गई है। मिशिगन विश्वविद्यालय की टीम द्वारा रिपोर्ट किया गया यह नया डिज़ाइन विचार वास्तव में उसी “बीच की” स्थिति का उपयोग करता है। तरंग या कण की ऊर्जा का सीमा के पास रुकना “स्थानीयकरण” और सामग्री के भीतर से गुजरना “प्रसार” के बीच —— जिसे “अर्ध-स्थानीयकरण” कहा जा सकता है, वास्तव में उच्च-आयामी प्रणालियों में स्वाभाविक रूप से प्रकट होता है और बिना किसी सूक्ष्म समायोजन के मजबूती से प्राप्त किया जा सकता है। Phys.org के व्याख्यात्मक लेख (28 अगस्त 2025) के अनुसार, यह व्यवहार क्वांटम कंप्यूटिंग, क्वांटम संचार, और सेंसर जैसी भविष्य की तकनीकों की कुंजी बन सकता है। Phys.org

कुंजी शब्द हैं "गैर-हर्मिटियन" और "स्किन प्रभाव"

पृष्ठभूमि में मौजूद सिद्धांत “गैर-हर्मिटियन” भौतिकी है। खुले सिस्टम या हानि और प्रवर्धन को शामिल करने वाले वास्तविक उपकरणों में, पाठ्यपुस्तक के हर्मिटियन (संरक्षणीय) सन्निकटन टूट जाते हैं, और ऊर्जा के विशेष मान जटिल संख्या बन सकते हैं। इस समय जो प्रमुखता से प्रकट होता है वह है "गैर-हर्मिटियन स्किन प्रभाव (NHSE)", जहां सामान्यतः कई विशेष अवस्थाएँ सीमा पर घातीय रूप से जमा होती हैं। लेकिन नए शोधपत्र ने दिखाया कि दो या अधिक आयामों में “घातीय” के बजाय “घातांक (बीजगणितीय)” के रूप में क्षीण होने वाला एक नया प्रकार का स्किन प्रभाव सामान्यतः उत्पन्न होता है। इसके अलावा, डिस्क, आयत जैसी प्रणाली के आकार, विशेष रूप से पहलू अनुपात, सीमा मोड के गुणों को दृढ़ता से नियंत्रित करते हैं। इसे "बीजगणितीय स्किन प्रभाव" कहा जाता है। Physical Review Links

अनुसंधान की सामग्री: सामान्यीकृत फर्मी सतह फ्रेमवर्क

लेखकों (Kai Zhang, Chang Shu, Kai Sun) ने “खुली सीमा” के क्वांटम सिस्टम को किसी भी आयाम में संभालने के लिए एक सैद्धांतिक ढांचा (सामान्यीकृत फर्मी सतह समीकरण) तैयार किया, और दिखाया कि 1D में ज्ञात घातीय स्थानीयकरण का स्किन प्रभाव और 2D या अधिक आयामों में प्रकट होने वाला बीजगणितीय स्किन प्रभाव, एक ही दृष्टिकोण से वर्णित किया जा सकता है। PRX में प्रकाशन 11 अगस्त 2025 को हुआ। arXiv संस्करण (जून 2024 में प्रस्तुत) में आकार निर्भरता और आयाम के अनुसार व्यवहार के अंतर को विस्तार से बताया गया है। Physical Review LinksarXiv

क्यों “अर्ध-स्थानीयकरण” लाभदायक है

घातीय स्थानीयकरण “मजबूती से रोकने” के लिए अच्छा है, लेकिन पड़ोसी तत्व के साथ जानकारी का आदान-प्रदान करने के लिए अक्सर अनुपयुक्त होता है। इसके विपरीत, पूर्ण प्रसार को रोका नहीं जा सकता। बीजगणितीय क्षीणता बीच में है, जो सीमा के पास मोड को “पकड़े” रखते हुए दूरी के अनुसार धीरे-धीरे फैलती है, जिससे **गणना के लिए (मजबूत स्थानीयकरण) और संचार के लिए (अर्ध-स्थानीयकरण)** भूमिकाओं का विभाजन एक ही चिप पर किया जा सकता है। Phys.org के लेख में भी, क्वांटम कंप्यूटिंग के बिट्स (क्वांटम बिट्स) के लिए स्थानीयकृत मोड को आवंटित करने और बिट्स के बीच संचार के लिए बीजगणितीय मोड का उपयोग करने की एक रूपरेखा का सुझाव दिया गया है। Phys.org

ज्यामिति प्रदर्शन को निर्धारित करती है——“आकार इंजीनियरिंग” की शुरुआत

इस बार का महत्वपूर्ण सुझाव यह है कि डिवाइस के आकार (पहलू अनुपात) को बदलकर ही सीमा मोड के गुणों को स्विच किया जा सकता है। वायरिंग, पैटर्न, मेटामटेरियल के ग्रिड आकार आदि, जो परंपरागत रूप से “बाद की प्रक्रिया की सुविधा” के लिए तय किए गए डिज़ाइन पैरामीटर थे, अब क्वांटम व्यवहार के डायल बन सकते हैं। यदि द्वि-आयामी और त्रि-आयामी में बीजगणितीय स्किन प्रभाव “सामान्य रूप से” प्रकट होता है, तो ऑप्टिकल वेवगाइड, ध्वनिक मेटामटेरियल, टोपोलॉजिकल इलेक्ट्रॉनिक सामग्री आदि के व्यापक क्षेत्रों में, हानि और प्रवर्धन का उपयोग करके तरंगों की स्थिति नियंत्रण संभव है। PRX के लोकप्रिय सारांश में भी फोटोनिक्स, ध्वनिक और क्वांटम सामग्री के लिए अनुप्रयोग संभावनाओं का उल्लेख किया गया है। Physical Review Links

प्रयोगात्मक परिदृश्य: अल्ट्रा-कोल्ड परमाणु, फोटोनिक्स, मेटामटेरियल

गैर-हर्मिटियन घटनाओं के प्रयोग पहले से ही अल्ट्रा-कोल्ड परमाणु, फोटोनिक्स, ध्वनिक, इलेक्ट्रॉनिक सर्किट आदि में तेजी से प्रगति कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, 2025 की पहली छमाही में, द्वि-आयामी गैर-हर्मिटियन स्किन प्रभाव अल्ट्रा-कोल्ड परमाणु प्रणालियों में प्राप्त होने की रिपोर्टें आईं (Nature/PubMed के रिकॉर्ड देखें)। बीजगणितीय स्किन प्रभाव “घातीय जितना मजबूत नहीं” है, लेकिन इसके बजाय ज्यामिति द्वारा सटीक रूप से समायोजित किया जा सकता है, जिससे यह डिवाइस कार्यान्वयन में अधिक प्रबंधनीय हो सकता है। PubMedEurekAlert!

समुदाय की स्थिति: पिछले कुछ वर्षों की प्रवृत्ति की निरंतरता में

2022 में "द्वि-आयामी से अधिक में सार्वभौमिक स्किन प्रभाव" और ज्यामिति निर्भरता का प्रस्ताव किया गया था, और 2024 के बाद से उच्च-आयामी “एज थ्योरी”, बहु-शरीर और गैर-रेखीय प्रभाव, बोत सूचकांक द्वारा वर्गीकरण आदि, सैद्धांतिक पक्ष की व्यवस्था में प्रगति हुई। इस बार का PRX शोधपत्र इस प्रवृत्ति को एकत्र करता है, 1D के घातीय स्थानीयकरण और 2D/3D के बीजगणितीय स्थानीयकरण को एक ही गणितीय दृष्टिकोण से जोड़ता है, जो इसकी मूल्यवानता है। NaturePhysical Review Links

SNS की प्रतिक्रिया का सारांश

• PRX के आधिकारिक X पोस्ट: उच्च आयामों में सीमा स्थानीयकरण के बीजगणितीय क्षीणता के रूप में “नए स्किन प्रभाव” की खोज के रूप में प्रस्तुत किया गया। विशेषज्ञों द्वारा व्यापक रूप से साझा किया गया। X (formerly Twitter)

• शोधकर्ता अकाउंट (उदाहरण: NanotechPapers): arXiv संस्करण के समय से ही ध्यान आकर्षित किया, और PRX प्रकाशन के साथ फिर से साझा किया गया। ज्यामिति निर्भरता और डिज़ाइन की संभावना को “कार्यान्वयन के लिए अनुकूल” के रूप में टिप्पणी की गई। X (formerly Twitter)

• सामान्य तकनीकी निवेशक अकाउंट (उदाहरण: John Prisco): Phys.org लेख का हवाला देते हुए, क्वांटम संचार और सेंसिंग में प्रभाव की उम्मीद जताई। अत्यधिक “क्वांटम सर्वशक्तिमानता” के बजाय “सामग्री डिज़ाइन में प्रगति” के रूप में मूल्यांकन करने का स्वर अधिक था। X (formerly Twitter)

• Reddit पर विषय परिचय: भविष्य की तकनीकों के सबरेडिट में थ्रेड किया गया। विशेषज्ञ चर्चा सीमित थी, लेकिन “आकार द्वारा नियंत्रण” के स्पष्ट हुक ने प्रसार की शुरुआत की। Reddit

नोट: SNS पोस्ट की दृश्यता लिंक के आधार पर भिन्न हो सकती है। उपरोक्त सभी संबंधित पोस्ट और थ्रेड्स की उपस्थिति को दर्शाने वाले स्रोत लिंक हैं।

कहाँ है “समाचार”: तीन मुख्य बिंदु

1. मध्यवर्ती स्थिति की सार्वभौमिकता: बिना सूक्ष्म समायोजन के प्रकट होने वाला “बीजगणितीय स्किन प्रभाव” उच्च आयामों में सामान्यतः। Physical Review Links

2. ज्यामिति द्वारा सर्किट बनाना: पहलू अनुपात और आकार मोड को चुनते हैं —— वायरिंग डिज़ाइन = क्वांटम डिज़ाइन का युग। Phys.org

3. डिज़ाइन फ्रेम का एकीकरण: सामान्यीकृत फर्मी सतह के ढांचे में, 1D के घातीय स्थानीयकरण और 2D/3D के बीजगणितीय स्थानीयकरण का एकीकृत वर्णन। Physical Review Links

कार्यान्वयन परिदृश्य (विशिष्ट उदाहरण)

• क्वांटम चिप: क्वांटम