குவாண்டம் இயந்திரங்களில் 'வீணான வெப்பத்திலிருந்து' பயனுள்ள வேலையைப் பிரிக்கும் வழியை இயற்பியலாளர்கள் கண்டறிந்தனர்

ஸ்விட்சர்லாந்தின் பேசல் பல்கலைக்கழகத்தில் பேராசிரியர் பேட்ரிக் பாட்ஸ் தலைமையிலான ஆராய்ச்சியாளர்கள், 'பிசிக்கல் ரிவியூ லெட்டர்ஸ்' இதழில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு கோட்பாட்டு மாதிரியை முன்மொழிந்துள்ளனர்; இது, நீராவி இயந்திரங்கள் போன்ற கருவிகள் ஆற்றலை மாற்றியும் பரிமாறியும் செயல்படும் விதத்தை விளக்கும் 19-ஆம் நூற்றாண்டு இயற்பியலான வெப்ப இயக்கவியலையும், அணுக்கள் மற்றும் ஒளியின் துகள்களான ஒளித்துகள்களின் நடத்தையை விவரிக்கும் குவாண்டம் இயற்பியலையும் ஒருங்கிணைக்கிறது. முழு அமைப்பையும் முற்றிலும் குவாண்டம் முறையில் கருதும்போதும், அமைப்பின் ஒரு பகுதிக்கு மட்டும் குவாண்டம் முறை தேவைப்படும் 'அரை-கிளாசிக்கல் எல்லையில்' கருதும்போதும் ஒரே சீராகப் பொருந்தும் ஆற்றல் விளக்கம் அளிப்பதே இதன் இலக்கு.

இரு கண்ணாடிகளுக்கு இடையேயுள்ள ஒரு குழிவில் வைக்கப்பட்ட ஓர் அணுவை குழு மாதிரியாக்கியது; லேசர் தொடர்ந்து ஒளித்துகள்களை அளிக்கும் நிலையில், பகுதியாகப் பிரதிபலிக்கும் கண்ணாடிகள் வழியாக சிறிதளவு ஒளி வெளியேறுகிறது — 'தொடர்ந்து ஆற்றலைப் பெற்றுக்கொண்டே அதே நேரம் அதைச் சூழலுக்கு இழக்கும் டிரிவன்-டிசிபேட்டிவ் அமைப்புக்கு இது ஒரு பாடநூல் உதாரணம்' என்று பட்டப்பின் ஆய்வாளர் மார்செலோ ஜானோவிட்ச் தெரிவித்தார். இப்படிப்பட்ட ஒரு குழிவிலிருந்து வெளியேறும் ஒளித்துகள்களை வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாகத் தானாகவே வீணான வெப்பமாகக் கருதிவிடக்கூடாது என்பதைப் பாட்ஸும் அவரது சகாக்களும் முன்பே காட்டியிருந்தனர்; ஏனெனில் வெளியேறும் அந்த ஒளியின் ஒரு பகுதியால் இன்னொரு குவாண்டம் அமைப்பில் பயனுள்ள வேலையைச் செய்ய முடியும்.

அமைப்பு அரை-கிளாசிக்கல் எல்லையை நெருங்கும்போது, வெப்பத்திற்கும் வேலைக்கும் இடையிலான இந்த வேறுபாடு என்ன ஆகிறது என்பதைப் புதிய ஆய்வு ஆராய்ந்தது; அந்த எல்லையில் ஒளி தனித்தனி ஒளித்துகள்களாக அல்லாமல் ஒரு கிளாசிக்கல் அலையாகக் கருதப்படுகிறது. வெளியேறும் ஒளியை முழுவதும் வெப்பமாகக் கணக்கிடுவதற்குப் பதிலாக, அதில் ஒரு பகுதியைப் பயனுள்ள வேலையாக வகைப்படுத்துவதால், கோட்பாடு அரை-கிளாசிக்கல் எல்லைக்குச் சீராக மாறுகிறது என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கணிதரீதியாக நிரூபித்தனர்; அனைத்தையும் வெப்பமாகக் கருதும் வழக்கமான அணுகுமுறை இதே சீரான மாற்றத்தை அளிக்கவில்லை.

வெளியேறும் ஒளியில் ஏற்படும் ஏற்ற இறக்கங்களைக் குவாண்டம் விளைவுகள் குறைக்கக்கூடும் என்பதையும் கணக்கீடுகள் காட்டின; இந்தப் பண்பு, குவாண்டம் அமைப்புகளைப் பயன்படுத்தி மிகத் துல்லியமான அளவீடுகள் மேற்கொள்ளும் அறிவியலான குவாண்டம் அளவையியலுக்குப் பயனுள்ளதாக இருக்கக்கூடும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவித்தனர்.