آپٹیکل سرکٹ پروگرامنگ میں نئی ​​پیش رفت: بالوں کے پتلے ریشوں کے ساتھ ہلکی کمپیوٹنگ

حال ہی میں، Heriot-Watt یونیورسٹی (UK) کے سائنسدانوں نے پروگرامنگ آپٹیکل سرکٹس کے لیے ایک طاقتور نیا طریقہ دریافت کیا ہے۔
یہ طریقہ مستقبل کی ٹیکنالوجیز جیسے کہ اٹوٹ کمیونیکیشن نیٹ ورکس اور الٹرا فاسٹ کوانٹم کمپیوٹرز کو سمجھنے میں اہم کردار ادا کر سکتا ہے۔ یہ تحقیق اب جرنل نیچر فزکس میں شائع ہوئی ہے۔
میہول ملک، ایک تجرباتی ماہر طبیعیات اور برطانیہ کی ہیریوٹ-واٹ یونیورسٹی کے سکول آف انجینئرنگ اینڈ فزیکل سائنسز میں فزکس کے پروفیسر بتاتے ہیں، "روشنی بہت زیادہ معلومات لے سکتی ہے، اور آپٹیکل سرکٹس، جو روشنی کے ساتھ کمپیوٹنگ کرتے ہیں۔ بجلی کو کمپیوٹنگ ٹیکنالوجی میں اگلی بڑی چھلانگ کے طور پر دیکھا جاتا ہے۔"
"لیکن جیسے جیسے آپٹیکل سرکٹس بڑے اور پیچیدہ ہوتے جاتے ہیں، ان پر قابو پانا اور گھڑنا مشکل ہوتا جا رہا ہے - جو ان کی کارکردگی کو متاثر کر سکتا ہے۔ ہماری تحقیق قدرتی طور پر ہونے والے عمل کو استعمال کرتے ہوئے، آپٹیکل سرکٹس کو ڈیزائن کرنے کے لیے ایک اور، زیادہ عمومی نقطہ نظر کو ظاہر کرتی ہے۔"
پروفیسر میہول ملک اور ان کی ٹیم نے کمرشل آپٹیکل فائبر کا استعمال کرتے ہوئے اپنی تحقیق کی۔ انٹرنیٹ کو انفرادی گھروں اور کاروباروں تک پہنچانے کے لیے دنیا بھر میں وسیع پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے، اس قسم کا فائبر انسانی بال کی چوڑائی سے بھی پتلا ہوتا ہے اور ڈیٹا منتقل کرنے کے لیے روشنی کا استعمال کرتا ہے۔
آپٹیکل ریشوں میں روشنی کے قدرتی بکھرنے والے رویے سے فائدہ اٹھاتے ہوئے، انھوں نے محسوس کیا کہ ریشوں کے اندر موجود آپٹیکل سرکٹس کو بہت درست طریقے سے پروگرام کیا جا سکتا ہے۔
"جب روشنی کسی آپٹیکل فائبر میں داخل ہوتی ہے، تو یہ پیچیدہ طریقوں سے بکھر جاتی ہے اور گھل مل جاتی ہے۔ اس پیچیدہ عمل کو سمجھ کر اور فائبر میں داخل ہونے والی روشنی کو ٹھیک ٹھیک شکل دینے سے، ہم نے اس افراتفری کے درمیان روشنی کے سرکٹس تیار کرنے کا ایک طریقہ ڈھونڈ لیا ہے۔"
آپٹیکل سرکٹس کوانٹم ٹیکنالوجیز کے مستقبل کے لیے اہم ہیں، جو انفرادی ایٹموں یا فوٹون (روشنی کے ذرات) کے ساتھ کام کر کے خوردبینی سطح پر ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ ان ٹیکنالوجیز میں طاقتور کوانٹم کمپیوٹرز شامل ہیں جن میں بڑی پروسیسنگ پاور اور کوانٹم کمیونیکیشن نیٹ ورکس ہیں جنہیں ہیک نہیں کیا جا سکتا۔
پروفیسر میہول ملک بتاتے ہیں، "مثال کے طور پر، کوانٹم کمیونیکیشن نیٹ ورکس کے آخر میں آپٹیکل سرکٹس کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ طویل فاصلہ طے کرنے کے بعد معلومات کی پیمائش کی جا سکے۔ یہ روشنی کے ذرات پر پیچیدہ حساب کتاب کرنے کے لیے کوانٹم کمپیوٹرز کا کلیدی حصہ بھی ہیں۔"
کوانٹم کمپیوٹرز منشیات کی ترقی، آب و ہوا کی پیشن گوئی اور خلائی تلاش جیسے شعبوں میں اہم پیشرفت کا وعدہ کرتے ہیں۔ مشین لرننگ - مصنوعی ذہانت - ایک اور شعبہ ہے جہاں بڑی مقدار میں ڈیٹا کو تیزی سے پروسیس کرنے کے لیے آپٹیکل سرکٹس کا استعمال کیا جاتا ہے۔
پروفیسر میہول ملک بتاتے ہیں کہ روشنی کی طاقت اس کی کثیر جہتی میں مضمر ہے: "ہم روشنی کے ایک ذرے پر بہت ساری معلومات کو انکوڈ کر سکتے ہیں۔ اس کی مقامی ساخت، اس کی دنیاوی ساخت، اس کا رنگ۔ اگر آپ ان تمام خصوصیات کا حساب کتاب کر سکتے ہیں۔ ایک ہی وقت میں، آپ زبردست پروسیسنگ طاقت پیدا کر سکتے ہیں۔"
محققین نے یہ بھی دکھایا کہ کس طرح ان کے قابل پروگرام آپٹیکل سرکٹس کوانٹم الجھن میں ہیرا پھیری کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ ایک ایسا رجحان ہے جس میں دو یا دو سے زیادہ کوانٹم ذرات، جیسے کہ فوٹون، ایک دوسرے سے دور ہونے کے باوجود بھی جڑے رہتے ہیں۔ الجھن بہت سی کوانٹم ٹیکنالوجیز میں ایک اہم کردار ادا کرتی ہے، جیسے کوانٹم کمپیوٹرز کے اندر غلطی کی اصلاح اور کوانٹم انکرپشن کی سب سے محفوظ اقسام کو نافذ کرنا۔
پروفیسر میہول ملک اور ہیروٹ واٹ یونیورسٹی کے بیونڈ بائنری کوانٹم انفارمیشن لیبارٹری میں ان کے تحقیقی گروپ نے سویڈن کی لنڈ یونیورسٹی، اٹلی کی سیپینزا یونیورسٹی آف روم، اور نیدرلینڈ کی ٹوئنٹی یونیورسٹی جیسے اداروں کے تعاون کرنے والے اسکالرز کے ساتھ مطالعہ کیا۔
اس تحقیق کو 31 ممالک سے 39 پبلک ریسرچ فنڈنگ ​​آرگنائزیشنز (rfo) کے ایک سرکردہ یورپی نیٹ ورک کوانٹیرا نے مالی اعانت فراہم کی، بشمول آسٹرین ریسرچ پروموشن ایجنسی (FFG) - آسٹریا کی صنعتی تحقیق اور ترقی کے لیے قومی فنڈنگ ​​ایجنسی؛ اور یورپی ریسرچ کونسل (ERC) - جدید تحقیق کے لیے EU کی فنڈنگ ​​تنظیم۔