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Evidence for a two-dimensional quantum glass state at high temperatures

सुपरकंडक्टिंग क्वबिट्स के एक द्वि-आयामी सरणी का उपयोग करते हुए, शोधकर्ता एक परिमित-तापमान क्वांटम ग्लास अवस्था के लिए प्रयोगात्मक प्रमाण प्रदान करते हैं जो गैर-एर्गोडिक गतिकी, धीमी हिल्बर्ट-स्पेस रिलैक्सेशन और एडवर्ड्स-एंडरसन ऑर्डर के उद्भव द्वारा लक्षित है, जो दो-आयामी विस्कृत प्रणालियों में एर्गोडिक चरण से एक विशिष्ट संक्रमण को प्रदर्शित करता है।

मूल लेखक: Aleksey Lunkin, Nicole S. Ticea, Shashwat Kumar, Connie Miao, Jaehong Choi, Mohammed Alghadeer, Ilya Drozdov, Dmitry Abanin, Amira Abbas, Rajeev Acharya, Laleh Beni, Georg Aigeldinger, Ross Alcaraz, S
प्रकाशित 2026-03-17
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CC BY 4.0

मूल लेखक: Aleksey Lunkin, Nicole S. Ticea, Shashwat Kumar, Connie Miao, Jaehong Choi, Mohammed Alghadeer, Ilya Drozdov, Dmitry Abanin, Amira Abbas, Rajeev Acharya, Laleh Beni, Georg Aigeldinger, Ross Alcaraz, Sayra Alcaraz, Markus Ansmann, Frank Arute, Kunal Arya, Walt Askew, Nikita Astrakhantsev, Juan Atalaya, Ryan Babbush, Brian Ballard, Joseph C. Bardin, Hector Bates, Andreas Bengtsson, Majid Karimi, Alexander Bilmes, Simon Bilodeau, Felix Borjans, Alexandre Bourassa, Jenna Bovaird, Dylan Bowers, Leon Brill, Peter Brooks, Michael Broughton, David A. Browne, Brett Buchea, Bob B. Buckley, Tim Burger, Brian Burkett, Nicholas Bushnell, Jamal Busnaina, Anthony Cabrera, Juan Campero, Hung-Shen Chang, Silas Chen, Zijun Chen, Ben Chiaro, Liang-Ying Chih, Agnetta Y. Cleland, Bryan Cochrane, Matt Cockrell, Josh Cogan, Paul Conner, Harold Cook, Rodrigo G. Cortiñas, William Courtney, Alexander L. Crook, Ben Curtin, Martin Damyanov, Sayan Das, Dripto M. Debroy, Sean Demura, Paul Donohoe, Andrew Dunsworth, Valerie Ehimhen, Alec Eickbusch, Aviv Moshe Elbag, Lior Ella, Mahmoud Elzouka, David Enriquez, Catherine Erickson, Lara Faoro, Vinicius S. Ferreira, Marcos Flores, Leslie Burgos, Sam Fontes, Ebrahim Forati, Jeremiah Ford, Brooks Foxen, Masaya Fukami, Alan Wing Fung, Lenny Fuste, Suhas Ganjam, Gonzalo Garcia, Christopher Garrick, Robert Gasca, Helge Gehring, Robert Geiger, William Giang, Dar Gilboa, James E. Goeders, Edward C. Gonzales, Raja Gosula, Stijn J. Graaf, Alejandro Dau, Dietrich Graumann, Joel Grebel, Alex Greene, Jonathan A. Gross, Jose Guerrero, Loïck Guevel, Tan Ha, Steve Habegger, Tanner Hadick, Ali Hadjikhani, Michael C. Hamilton, Monica Hansen, Matthew P. Harrigan, Sean D. Harrington, Jeanne Hartshorn, Stephen Heslin, Paula Heu, Oscar Higgott, Reno Hiltermann, Jeremy Hilton, Hsin-Yuan Huang, Mike Hucka, Christopher Hudspeth, Ashley Huff, William J. Huggins, Evan Jeffrey, Shaun Jevons, Zhang Jiang, Xiaoxuan Jin, Cody Jones, Chaitali Joshi, Pavol Juhas, Andreas Kabel, Dvir Kafri, Hui Kang, Kiseo Kang, Amir H. Karamlou, Ryan Kaufman, Kostyantyn Kechedzhi, Julian Kelly, Tanuj Khattar, Mostafa Khezri, Seon Kim, Paul V. Klimov, Can M. Knaut, Bryce Kobrin, Alexander N. Korotkov, Fedor Kostritsa, John Mark Kreikebaum, Ryuho Kudo, Ben Kueffler, Arun Kumar, Vladislav D. Kurilovich, Vitali Kutsko, Tiano Lange-Dei, Brandon W. Langley, Pavel Laptev, Kim-Ming Lau, Emma Leavell, Justin Ledford, Joonho Lee, Joy Lee, Kenny Lee, Brian J. Lester, Wendy Leung, Lily Li, Wing Yan Li, Ming Li, Alexander T. Lill, William P. Livingston, Matthew T. Lloyd, Laura Lorenzo, Erik Lucero, Daniel Lundahl, Aaron Lunt, Sid Madhuk, Aniket Maiti, Ashley Maloney, Salvatore Mandrà, Leigh S. Martin, Orion Martin, Eric Mascot, Paul Das, Dmitri Maslov, Melvin Mathews, Cameron Maxfield, Jarrod R. McClean, Matt McEwen, Seneca Meeks, Anthony Megrant, Kevin C. Miao, Zlatko K. Minev, Reza Molavi, Sebastian Molina, Shirin Montazeri, Charles Neill, Michael Newman, Anthony Nguyen, Murray Nguyen, Chia-Hung Ni, Murphy Yuezhen Niu, Logan Oas, William D. Oliver, Raymond Orosco, Kristoffer Ottosson, Alice Pagano, Agustin Paolo, Sherman Peek, David Peterson, Alex Pizzuto, Elias Portoles, Rebecca Potter, Orion Pritchard, Michael Qian, Chris Quintana, Ganesh Ramachandran, Arpit Ranadive, Matthew J. Reagor, Rachel Resnick, David M. Rhodes, Daniel Riley, Gabrielle Roberts, Roberto Rodriguez, Emma Ropes, Lucia B. Rose, Eliott Rosenberg, Emma Rosenfeld, Dario Rosenstock, Elizabeth Rossi, David A. Rower, Robert Salazar, Kannan Sankaragomathi, Murat Can Sarihan, Kevin J. Satzinger, Max Schaefer, Sebastian Schroeder, Henry F. Schurkus, Aria Shahingohar, Michael J. Shearn, Aaron Shorter, Vladimir Shvarts, Volodymyr Sivak, Spencer Small, W. Clarke Smith, David A. Sobel, Barrett Spells, Sofia Springer, George Sterling, Jordan Suchard, Aaron Szasz, Alexander Sztein, Madeline Taylor, Jothi Priyanka Thiruraman, Douglas Thor, Dogan Timucin, Eifu Tomita, Alfredo Torres, M. Mert Torunbalci, Hao Tran, Abeer Vaishnav, Justin Vargas, Sergey Vdovichev, Guifre Vidal, Benjamin Villalonga, Catherine Heidweiller, Meghan Voorhees, Steven Waltman, Jonathan Waltz, Shannon X. Wang, Brayden Ware, James D. Watson, Yonghua Wei, Travis Weidel, Theodore White, Kristi Wong, Bryan W. Woo, Christopher J. Wood, Maddy Woodson, Cheng Xing, Z. Jamie Yao, Ping Yeh, Bicheng Ying, Juhwan Yoo, Noureldin Yosri, Elliot Young, Grayson Young, Adam Zalcman, Ran Zhang, Yaxing Zhang, Ningfeng Zhu, Nicholas Zobrist, Zhenjie Zou, Sergio Boixo, Hartmut Neven, Vadim Smelyanskiy, Trond I. Andersen, Pedram Roushan, Mikhail V. Feigelman, Lev B. Ioffe

मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। ✨ नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें

एक भीड़भाड़ वाले डांस फ्लोर की कल्पना करें। एक सामान्य, ऊर्जावान पार्टी में (जिसे भौतिक विज्ञानी एर्गोडिक (ergodic) अवस्था कहते हैं), हर कोई अंततः आपस में मिल जाता है। यदि आप एक कोने से शुरू करते हैं, तो आप अंततः सभी के साथ नाचेंगे, और पूरा कमरा हलचल के एक समान धुंधलेपन में बदल जाएगा। आप जहाँ भी देखें, ऊर्जा समान रूप से फैली हुई होती है।

अब, एक अलग तरह की पार्टी की कल्पना करें: एक क्वांटम ग्लास (Quantum Glass)।

इस परिदृश्य में, डांस फ्लोर चिपचिपे, यादृच्छिक (random) गोंद के पैच से ढका हुआ है (यह विकार/disorder है)। कुछ डांसर अपनी जगह पर फंस जाते हैं, जबकि अन्य थोड़ा हिलना-डुलना कर सकते हैं। कमरा पूरी तरह से बर्फ की तरह जम नहीं जाता (ठोस नहीं होता), लेकिन यह पूरी तरह से स्वतंत्र रूप से भी नहीं मिलता। यह एक "ग्लासी" अवस्था में फंस जाता है जहाँ कुछ लोग जमे हुए हैं, कुछ हिल रहे हैं, और पूरा सिस्टम कभी भी एक आदर्श औसत पर स्थिर नहीं हो पाता।

Google Quantum AI और उनके सहयोगियों द्वारा लिखा गया यह शोध पत्र, इस विशिष्ट प्रकार की अराजक, चिपचिपी पार्टी को रिकॉर्ड करने वाले एक हाई-टेक सुरक्षा कैमरे की तरह है। उन्होंने इस व्यवहार को सिम्युलेट करने के लिए एक सुपर-एडवांस्ड क्वांटम कंप्यूटर (59 "क्यूबिट्स" का एक ग्रिड, जो छोटे क्वांटम डांसर की तरह हैं) का उपयोग किया और यह साबित किया कि यह "क्वांटम ग्लास" अवस्था वास्तव में अस्तित्व में है, यहाँ तक कि उच्च तापमान पर भी।

यहाँ उनकी खोज का सरल उपमाओं (analogies) का उपयोग करके विवरण दिया गया है:

1. सेटअप: चिपचिपा डांस फ्लोर

शोधकर्ताओं ने 59 क्वांटम बिट्स (क्यूबिट्स) का एक ग्रिड बनाया। प्रत्येक क्यूबिट को एक छोटे चुंबक के रूप में सोचें जो ऊपर या नीचे की ओर इशारा कर सकता है।

  • इंटरैक्शन (J): उन्होंने चुंबकों को अपने पड़ोसियों से "बात" करने दी, जिससे वे एक-दूसरे के स्विच को पलटने की कोशिश करते हैं। यह "नृत्य" है।
  • विकार (W): उन्होंने फर्श पर यादृच्छिक "शोर" या "गोंद" जोड़ा। इस यादृच्छिक शोर के कारण कुछ चुंबक अपनी जगह पर फंस गए हैं।

2. पार्टी के तीन क्षेत्र

यह पेपर मानचित्रित करता है कि जैसे-जैसे आप अधिक "गोंद" (विकार) जोड़ते हैं, क्या होता है:

  • क्षेत्र A: जंगली पार्टी (एर्गोडिक चरण - Ergodic Phase)

    • कम गोंद: चुंबक स्वतंत्र रूप से आगे-पीछे पलटते हैं। ऊर्जा तेजी से फैलती है। यदि आप पानी में रंग की एक बूंद गिराते हैं, तो यह तुरंत मिल जाती है।
    • परिणाम: पूर्ण मिश्रण। सिस्टम अपनी शुरुआत को भूल जाता है।

  • क्षेत्र B: चिपचिपा ग्लास (खोज - The Discovery)

    • मध्यम गोंद: यह बड़ी खोज है। चुंबक पूरी तरह से हिलना बंद नहीं करते, लेकिन वे एक अजीब दुविधा (limbo) में फंस जाते हैं।
    • "ग्लास" प्रभाव: कुछ चुंबक पूरी तरह जम गए हैं, लेकिन अन्य अभी भी हिल रहे हैं। सिस्टम अपने इतिहास के एक हिस्से को याद रखता है। यह उस भीड़ की तरह है जिसने एक बड़े घेरे में नाचना बंद कर दिया है लेकिन अभी भी छोटे, अलग-थलग समूहों में थिरक रही है।
    • साक्ष्य: उन्होंने यह मापने के लिए कि सिस्टम को अपनी शुरुआती स्थिति को "भूलने" में कितना समय लगा। एक सामान्य पार्टी में, आप तुरंत भूल जाते हैं। इस ग्लास अवस्था में, सिस्टम को भूलने में बहुत लंबा समय लगता है, और यह भूलना एक धीमी, पावर-लॉ पैटर्न (जैसे एक धीमी फेड-आउट के बजाय अचानक कट जाना) में होता है।

  • क्षेत्र C: जमी हुई मूर्ति (मेनी-बॉडी लोकलाइजेशन - Many-Body Localization)

    • अधिक गोंद: गोंद इतना मजबूत है कि हर कोई फंस गया है। कुछ भी नहीं हिलता। सिस्टम पूरी तरह से जम गया है और अलग-थलग है। यह एक ऐसी अवस्था है जिसे भौतिक विज्ञानी पहले से जानते थे, लेकिन बीच का "ग्लास" क्षेत्र एक रहस्य था।

3. "जादुई" माप

उन्हें कैसे पता चला कि यह हो रहा है? उन्होंने दो चतुर तरीकों का उपयोग किया:

तरीका 1: "रिटर्न प्रोबेबिलिटी" (क्या मैं घर वापस गया? टेस्ट)
कल्पना करें कि आप डांस फ्लोर पर एक विशिष्ट स्थान से शुरू करते हैं।

  • जंगली पार्टी में, आप इतनी तेजी से भटक जाते हैं कि आपके अपने शुरुआती स्थान पर वापस आने की संभावना तुरंत लगभग शून्य हो जाती है।
  • जमी हुई मूर्ति में, आप अपनी जगह कभी नहीं छोड़ते, इसलिए आप हमेशा वहीं होते हैं (100% संभावना)।
  • क्वांटम ग्लास में, आप भटकते तो हैं, लेकिन आप अपने शुरुआती क्षेत्र में उम्मीद से कहीं अधिक बार वापस आते हैं, और आप इसे एक बहुत ही विशिष्ट, धीमी लय में करते हैं। यह एक भूत की तरह है जो कमरे के उसी कोने में बार-बार आता रहता है।

तरीका 2: "डिफ्यूजन" टेस्ट (फैली हुई डाई का टेस्ट)
यदि आप एक सामान्य तरल में डाई (स्पिन) की एक बूंद गिराते हैं, तो यह सुचारू रूप से फैल जाती है।

  • ग्लासी चरण में, डाई फैलना बंद कर देती है। यह एक पोखर में फंस जाती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि "डिफ्यूजन कोएफिशिएंट" (फैलने की दर) शून्य हो गया, जिससे यह साबित हुआ कि सिस्टम ने तरल की तरह बहना बंद कर दिया और एक ग्लास बन गया।

4. यह क्यों महत्वपूर्ण है

लंबे समय से, भौतिक विज्ञानी इस बात पर बहस कर रहे थे कि क्या यह मध्य क्षेत्र (ग्लास) 2D सिस्टम (जैसे एक सपाट शीट) में वास्तव में मौजूद है या चीजें सीधे "मिश्रण" से "जमी हुई" अवस्था में कूद जाती हैं।

  • फैसला: उन्होंने साबित किया कि मध्य क्षेत्र मौजूद है!
  • उपमा: यह "तरल पानी" और "ठोस बर्फ" के बीच एक नई अवस्था खोजने जैसा है। यह पूरी तरह से तरल नहीं है, और न ही पूरी तरह से ठोस। यह एक "स्लश" (slush) है जो एक अद्वितीय, ग्लास जैसी तरह व्यवहार करता है।

मुख्य निष्कर्ष

यह पेपर दिखाता है कि जब आपके पास एक अव्यवस्थित क्वांटम सिस्टम होता है, तो वह केवल जमता या मिश्रित नहीं होता। यह एक क्वांटम ग्लास अवस्था में फंस जाता है। इस अवस्था में:

  1. स्मृति सुरक्षित रहती है: सिस्टम अपने अतीत के हिस्सों को याद रखता है।
  2. हलचल अजीब है: कुछ चीजें चलती हैं, कुछ नहीं, और पूरी चीज़ बहुत धीरे-धीरे शांत होती है।
  3. यह पूरी तरह से जमा हुआ नहीं है: ऊर्जा अभी भी घूम सकती है (जमी हुई अवस्था के विपरीत), लेकिन यह एक धीमी, ग्लास जैसी तरह से घूमती है।

यह एक बड़ा कदम है क्योंकि यह हमें समझने में मदद करता है कि वास्तविक दुनिया में जटिल क्वांटम सिस्टम कैसे व्यवहार करते हैं, जो बेहतर क्वांटम कंप्यूटर बनाने और सुपरकंडक्टर्स या इंसुलेटर जैसे पदार्थों को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। उन्होंने अनिवार्य रूप से क्वांटम अराजकता के "गोल्डिलॉक्स" ज़ोन को खोज लिया है: न तो बहुत अधिक मिश्रित, न ही बहुत अधिक जमा हुआ, बल्कि ग्लास होने के लिए बिल्कुल सही।

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