Post

viewed 1059 times

    • 1

    ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවට කෙටි හැදින්වීමක් - ක්වොන්ටම් පරිඝනක ක්‍රම ලේඛනය සදහා


    ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍රිකය යනු පරමාණු සහ උපපරමාණුක අංශු පිළිබද හැදෑරීම පිළිබද භෞතික විද්‍යාවේ කොටසයි. ක්වොන්ටම් යන්නෙහි තේරුම මට්ටම් ලෙස සරලව සැලකිය හැක. ක්වොන්ටම් ලෝකයේ සියලු දේ මට්ටම් තුල සිරවී ඇත. එනම් සම්භාව්‍ය භෞතික විද්‍යාෙව් කිසියම් වස්තුවක ශක්තිය වැඩි කිරීම 1,2,3,3.2,4, 5,5.5 ලෙස ඕනෑ ආකාරයකට සිදු කල හැකි වුනද ක්වොන්ටම් ලෝකයේ දී එය 1 , 3 ,7 වැනි ආකාරයක් ගනී මේවා අතර අගයක් ගැනීමට කිසිවකට නොහැක. අංශු, අංශූන්ගේ ආරෝපණ, ස්ථාන, ගම්‍යතා, සංඛ්‍යාත ආදී සියල්ලම ප්ලාන්ක් නියතය නැමති දෙයකගේ ගුණාකාර හෝ සෑම විටම ඊට වඩා විශාල අගයන් වේ. ඊට අඩු හෝ ඒවා අතර අගයන් නොමැත. අංශුවක ගම්‍යතාවය හා පවතින ස්ථානය අතර ගුණාකරයක් සෑම විටම ප්ලාන්ක් නියතයට සමාන හෝ විශාල වේ.


     

    ක්වොන්ටම් විද්‍යාවට මුල් වුනු මූලිකම පර්යේෂණයක් නම් ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණයයි. 

     


    කුතුහලය දනවන මෙම පර්යේෂණය පිලිඹදව අවබෝධයක් ලබා ගැනීම සදහා මේ යොමුවේ ඇති කෙටි වීඩීයෝව නරඹන්න. ක්වොන්ටම් අංශුවක් යනු නිරීක්ෂණයේදී ටෙනිස් බෝලයක් ලෙස හැසිරෙන අනෙක් විට තරංගයක් මෙන් පවතින්නක් බවට නිගමනය කෙරුනේ මෙම පර්යේෂණයේ ප්‍රතිපලයක් ලෙසයි.

     

    ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාවක් වෙනෙමම අවශ්‍ය වීමට කරුණු ගණනාවක් බල පා ඇත. න්‍යශ්ටිය වටා ඉලෙක්ට්‍රෝණ භ්‍රමණය නිවැරදිව පැහැදිලි කිරීම, අංශුවක ගම්‍යතාවය හා ස්ථානය එක්වර දැන ගැනීමට නොහැකි වීම හෝ මිනුම් දෙකක් එකවර සිදු කිරීමට නොහැකි වීම, අංශුවකට ස්ථාන කීපයක එක්වර පෙනී සිටීමේ සම්භාවිතාවයක් මෙන්ම විවිධ ශක්ති මට්ටම කීපයක හෝ ගම්‍යතා කීපයක පැවතීමේ හැකියාව, නිරීක්ෂණ මත පමණක් නොව නිරීක්ෂකයාගේ සිතිවිලි අනුවද මිනුම් වෙනස් වීම (යොමුව - delayed choice quantum eraser), බෙල්ගේ නියමය , ආලෝකයේ ප්‍රෙව්ගයට වැඩි වේගයකින් සිදුවන සන්නිවේදන වැනි සාම්ප්‍රදායක යාන්ත්‍රවිද්‍යාවට හාත්පසින්ම වෙනස් අමුතුම සිදුවීම් රැසක්, විසංවාද රැසක් පැවතීම මෙයට හේතුවයි. 

     

     

    එසේම මෙම කරුණුම නිසා ක්වොන්ටම් ලෝකය පිරීපවතින්නේ අවිනිෂ්චිත්‍යතාව මුල් කර ගෙනය. අඩි රූලක් ගෙන දිග මැන කෙලින් මිනුමක් ලබා ගැනීමට එහිදී නොහැක. සාම්ප්‍රදායික යාන්ත්‍ර විද්‍යාවට වඩා ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාෙව් මෙම නිසා  පැහැදිලි වෙනසක් වන්නේ සෑම දෙයක්ම සම්භාවිතාව මත පදනම්ව තිබීමයි. ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍රවිද්‍යාවේදී සම්භාව්‍ය යාන්ත්‍ර විද්‍යාෙව් මෙන් ස්ථිර මිනුම් නොමැත. ඇත්තේ යම් මිනුමක් සදහා ඇති සම්භාවිතාවක් පමණි. මෙම නිසා ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍රවිද්‍යාව යනු සම්භාවිතාවන් ගණනය කිරීමට ඇති ගණීත ක්‍රමයක් ලෙස හැදින් විය හැක. 


    ක්වොන්ටම් ලෝකයේ අමුතු බව තවත් සරල උදාහරණයකින් පෙන්වන්නේ නම් කිසිවකු ගණුදෙනුවක් සදහා ලබා දෙන මුදල රුපියල් සියයක සල්ලි කොලයක් හෝ  පනහක් හෝ විය හැකි සම්භාවිතාවය පමණක් නම් ක්වොන්ටම් ලෝකයේදී විටෙක රුපියල් පනහ තිබුනු අයෙක් රුපියල් සීයක් දීමේ හැකියාවත්  සීයක් දීමට සිටි කෙනා රුපියලක් දිය හැකිවාක් මෙන්ම සල්ලි දීමට සිටි කෙනා හොයා ගනීමට නොලැබී අතුරුදහන් වීමත් මෙහිදී ප්‍රතිපල විය හැකී. 

     

    විද්‍යාවේ තනිකරම පදනම තොරතුරුයි. සාම්ප්‍රදායික භෞතික විද්‍යාවේදී කුලකයි. ක්වොන්ටම් විද්‍යාවේදී මෙය තොරතුරු පිලිඹද නියමය වේ. සාම්ප්‍රදායක විද්‍යාවේදී තොරතුරු වනාහී වෙනස් කම් දෙකකි. ඒවා බිටු(Bit - 1 or a 0) මගින් වන නිරූපනයක් ලෙස දැක්විය හැක.

    A =  01000001 මගින් නිරූපනය කරන විට B = 01000010 ලෙස නිරූපනය කෙරේ. 1 හා 0 යනු ඇති හා නැති බවයි. 


    නමුත් ක්වොන්ටම් ලෝකයේ තොරතුරු නිරූපනය කිරීමට යාමේදී ගැටලු කාරී තත්වයක් මතුවන්නේ අංශු වලට තරංග ලෙසද හැසිරීමට හැකි බවට කෙරුනු නිරීක්ෂණයන් නිසාය. එම නිසා නිරීක්ෂණය නොකරනතාක් අංශුවක් තරංගයක් ලෙස පවතීද නැතිනම් තරංගයක් ලෙස පවතීද යන්න පැවසිය නොහැක. එය ද්විත්ව සිදුරු පර්යේෂණයේ දී ලෙස නිරීක්ෂණය සිදු කරන ආකාරය අනුව වෙනස් වේ. මෙම නිසා ක්වොන්ටම් බිටු ඇත් හා නැත යන තත්වයේ මෙන්ම ඇත හා නැත යන තත්ව දෙකම ඇති අධීස්ථාපිත අවස්ථාවකත් පවතී මෙම නිසා සාමාන්‍ය  ක්වොන්ටම් බිටු වලදී . තොරතුරු තාක්ෂණයේදී භාවිතා බන බිටුවක්  1 හා 0 පමණක්ය මෙයට සෑහෙන්නුනේ නැත. මෙම අධිස්ථාපිත අවස්ථාවත් නිරූපනය කිරීඹට හැකි වන ලෙස ක්වොන්ටම් ලෝකයේ භාවිතා කෙරෙන බිටු ක්වොන්ටම් බිටු ලෙස හැදින්වේ. (a*a+b*b)

     

    ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍රිකය පිළිඹද කොතරම් අද්භූත කතා කිව හැකි නමුදු ඒ කිසිවක තේරුමක් නොමැත. එය තේරුම් ගැනීමට හැකි හොදම ආකාරය එහි ගණිතමය ආකෘතිය ඔස්සේ ඉගෙනීමයි. මෙහිදී ශ්‍රිත අවකලනය අනුකලණය වැනි ගණිත දැනුම අවශ්‍ය වුවද මූලිකවම සම්භාවිතාව හා දෛශික ඇසුරින් සම්භාවිතා නිරූපනයද ඒ මගින් තොරතුරු පිළිඹිඹු කිරීම යන මූලික ක්වොන්ටම් උපග්‍රහන සදහා අදාල ගණිත කර්ම අවබෝධ කරගත හොත් ඉතිරි කොටස් ඉතාමත්ම පහසුවෙන් තේරුම් ගැනීමටද විවිධ ව්‍යුත්පන්න කිරීම් සිදු කිරීමද සාමාන්‍ය පෙල ගණිතය මෙන් ඉතාම පහසු වනු ඇත. එම නිසා මෙතැන් සිට ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍රිකයේ මූලික උපග්‍රහන හා බැදුනු ගණිතමය ආකෘතිය විස්තර කරනු ලැබේ. උපග්‍රහන යනු කිසිවක් විස්තර කිරීමට පෙර සිදුකෙරෙන අනුමානයන් වේ. නමුත් පසුව විස්තර කෙරෙන නිරීක්ෂණයකින් සාධනයකින් හෝ  එය සාධාරණීකරනය කර ඇත. උදාහරණයක් ලෙස නිව්ටන් නියම වලින් උපගහනයක් වන්නේ තුන්වන නියම පමනි. සාපේක්ෂතාවාදයේදී ආලෝකයේ ප්‍රවේගය නියතයක්ය යන්න උපග්‍රහනයක් වේ. 

    ක්වොන්ටම් භෞතික විද්‍යාවේ සිදුවන ගණනය කිරීම් අප සිදු කරන්නේ හිල්බර්ට් අවකාශය ලෙස හැදින්වෙන් දෛශික මුල් කර ගත් අවකාශයකය.

     

    1.තොරතුරු යනු බිටු වේ. ක්වොන්ටම් භෞතිකය යනු සම්භාවිතාව    ගණනය කිරීමට ඇති විද්‍යාවකි. අංශූන්ට තරංග හා අංශුමය ගුණ දෙකම පවතී. අංශු , අංශු ලෙස හසුවන්නේ ඒවා  පවතින බව පරීක්ෂා කලහොත් පමනි. මෙම නිසා පරීක්ෂාකරන තුරු අංශුව තරංගයක් මෙන් විසිරී ඕනෑම තැනක පැවතිය හැක. මෙම නිසා ඕනෑම අංශුවක්  විස්තර කිරීම සදහා තරංග ශ්‍රීතය හෙවත් අංශුව පැවතිය හැකි ස්ථානයන්ගේ සම්භාවිතා එකතුවක් ලෙස නිරූපනය කෙරේ. එනම් අධිස්ථාපිත අවස්ථාවයි මෙය බිටු සහිත දෛශිකයකි(Y).   Y = (0,1)


    2.පරීක්ෂා කරන විට පමණක් ක්වෙන්ටම් සිද්ධි හසුවන වනවාක් මෙන්ම එම පරීක්ෂණය කරන ආකාරය නැතිනම් එම සැකැස්ම සැකසූ ආකාර අනුවද ප්‍රතිපල ලැබීමේ සම්භාවිතාව වෙනස් වේ. මෙම නිසා තරංග ශ්‍රීතය හා බැදුනු මෙම සැකැස්මත් කාරකයක් නැතිනම් න්‍යාසයක් ලෙස නිරූපනය කෙරේ. එනම් එය එවැනි පරීක්ෂනයකින්  ලැබිය හැකි අගයන් අඩංගු න්‍යාසයකි. උදා හරනයක් ලෙස දෛශිකයක් න්‍යාසයකින් ගුණ කිරීම මගින් අපට දෛශිකයේ දිශාව වෙනස් කල හැක. ඒම වෙනස් වූ දිශාව පිලිබද දත්ත අඩංගු වූයේ න්‍යාසයේය. එය අපේක්ෂිත අගයකි.  නැතිනම් දෛශිකයක මට්ටම වෙනස් කිරීමක්ද විය හැක.
     

    3.ඔපරේටරයත් එය පරීක්ෂාකරන තත්වයත් අනුව ලැඛෙන ප්‍රතිපලය නිරූපනය කරන් නේ අයිගන් අගයන් නැමති අගයත් වලිනි. මෙය යම් පරීක්ෂණයක ප්‍රතිපල පෙන්වන   නිල් රතු බල්බ් දෙක මෙනි. නැතිනම් ඉහත ද්විත්ව සිදුරු පරීක්ෂණයේ A හා B සිදුරු දෙක මෙනි.  මෙම එක් අගයක් ප්‍රතිපලයක් ලෙස ලැබීමේදී සෑම  තැනම විසිර තිබූ තරංග ශ්‍රීතය බිද වැටී එක් තරංග ශ්‍රීතයත් නැතිනම් අගයක් බවට පත්වේ.(සිදුරු දෙකෙන්ම ගිය තරංගය බිද වැටී තනි සිදුරකින් ගිය ඉලෙක්ට්‍රෝඛයක් ලැබුනි. එය A හෝ B සිදුරෙන් පමනක් ගමන් කෙරුනකි.  (තරංග ශ්‍රිතය යනු සැබෑ තරංග නොවන බව මතක තබා ගත යුතුය) . න්‍යාස සතු මෙම අයිගන් අගයන් අපට ගණනය කිරීමට හැක.

     

    4.දෛශිකයකට සම්බන්ධ නිරීක්ෂකයක් හෝ ශ්‍රීතයක් හර්මිෂන් න්‍යාසයකි.

     

    5.කිසියම් පද්ධතියකට අදාල තරංග ශ්‍රීතයේ කිසියම් ගුණයක්,ලක්ෂණයක්,විකල්පයක් හෝ මාත යනු එම අදාල තරංග ශ්‍රිතයේ සියලු සම්භාවිතාවන්ගේ එකතුවයි.

     

    6.කිසියම් ක්වොන්ටම් පද්ධතියක කාල පරිනාමය අනුව වෙනස් වීම කාලයෙන් පරායත්ත  ෂ්රෝඩිංගර් සමීරණය  නැමැත්තක් මගින් ලබා දෙනු ලැබේ. ක්වොන්ටම් පද්ධතිකය පරිනාමය සෑම විටම රේඛිය වේ.


    අද විද්‍යාවට යම් අලුත් දැනුමක් එක් කිරීමට නම් දැනුම හා සම්බන්ධව පර්යේෂණ යෝජනා මෙන්ම  දැනුම පිලිබද ගණිතමය විග්‍රහයක්ද අවශ්‍ය වෙයි. එනයින්ද ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍රනය වැනි දේ සෑම විටම ගණිතයෙන්ම ඉගෙනීම වටී. ගණිතය යනු දැනුම සාරාංශ ගත කිරීමකි. එනයින් නව නිගමනයන්ට එලඹීමද පහසු කෙරෙයි.

    A/L O/L
Comments
Your Comment