क्वांटम घटनाएँ आमतौर पर असंभव रूप से छोटी चीज़ों - अलग-अलग परमाणुओं, अणुओं या फोटॉनों - का क्षेत्र होती हैं, जिन्हें एकांत में रखना पड़ता है। लेकिन क्या हो अगर वही अजीब प्रभाव किसी ऐसी चीज़ में मौजूद हों जिसे आप सचमुच अपने हाथ में पकड़ सकें? TU Wien के शोधकर्ताओं ने अब इस बात के ठोस सबूत पेश किए हैं कि वे ऐसा कर सकते हैं, एक सेंटीमीटर आकार के क्रिस्टल का उपयोग करके जो एक अजीब धातु के रूप में जानी जाने वाली सामग्री से बना है। उन्होंने क्वांटम सूचना विज्ञान की एक तकनीक, जिसे क्वांटम फिशर सूचना कहा जाता है, का उपयोग करके क्वांटम उलझन की एक उच्च डिग्री का पता लगाया, जो क्वांटम भौतिकी के सबसे बड़े हिट्स में से एक है। परिणाम क्वांटम सूचना और ठोस-अवस्था भौतिकी के बीच एक नया संबंध बनाते हैं, यह दिखाते हुए कि उलझन को सीधे एक स्थूल अजीब धातु में मापा जा सकता है।

क्या क्वांटम यांत्रिकी केवल छोटे कणों पर लागू होती है या बड़ी वस्तुओं पर भी, यह सवाल क्षेत्र के शुरुआती दिनों से बहस का विषय रहा है। एरविन श्रोडिंगर ने प्रसिद्ध रूप से अपने विचार प्रयोग के साथ रहस्य को चित्रित किया जिसमें एक बिल्ली एक साथ जीवित और मृत होती है जब तक कि देखा न जाए - एक परिदृश्य जो, कृपापूर्वक, सैद्धांतिक बना हुआ है। तब से, वैज्ञानिकों ने बार-बार इस बात की सीमाओं को आगे बढ़ाया है कि कितनी बड़ी प्रणाली क्वांटम व्यवहार प्रदर्शित कर सकती है। TU Wien की टीम ने इस प्रश्न को एक अलग कोण से देखा। "हमारा दृष्टिकोण अलग है," TU Wien के ठोस अवस्था भौतिकी संस्थान से प्रो. सिल्के बुहलर-पाशेन कहती हैं। "हम क्रिस्टल को समग्र रूप से दो अवस्थाओं के सुपरपोजिशन में लाने की कोशिश नहीं करते। इसके बजाय, हम पूछते हैं कि क्या इसके घटक - सामूहिक रूप से - उलझन की ऐसी अवस्था में हैं।" श्रोडिंगर की बिल्ली के बजाय, बुहलर-पाशेन कहती हैं कि प्रयोग एक बांबिली की तरह है: जब परेशान किया जाता है, तो प्रतिक्रिया कॉलोनी से एक साथ काम करने से आती है, न कि किसी एक चींटी से। शोधकर्ता यह निर्धारित करना चाहते थे कि क्या क्रिस्टल के अंदर के कण समान रूप से समन्वित तरीके से व्यवहार करते हैं।

प्रयोग के पीछे सैद्धांतिक ढांचा इन्सब्रुक के क्वांटम भौतिक विज्ञानी पीटर ज़ोलर और उनके सहयोगियों द्वारा विकसित किया गया था। उनके काम ने दिखाया कि क्वांटम फिशर सूचना बड़ी संख्या में परस्पर क्रिया करने वाले कणों से बनी जटिल प्रणालियों में भी क्वांटम उलझन की पहचान कर सकती है। "क्वांटम फिशर सूचना यह मापती है कि एक क्वांटम प्रणाली किसी परिवर्तन के प्रति कितनी संवेदनशीलता से प्रतिक्रिया करती है," बुहलर-पाशेन बताती हैं। "स्वतंत्र कणों के संग्रह के लिए, प्रतिक्रिया सीमित होती है क्योंकि प्रत्येक कण अपने आप योगदान देता है। हालांकि, यदि कण उलझे हुए हैं, तो पूरी प्रणाली अपने अलग-अलग भागों के योग से अधिक मजबूत प्रतिक्रिया दे सकती है। यह बढ़ी हुई संवेदनशीलता वास्तव में वह चीज़ है जो उलझन को क्वांटम मेट्रोलॉजी के लिए एक मूल्यवान संसाधन बनाती है, जहाँ उच्चतम संभव सटीकता के साथ अत्यंत छोटे संकेतों का पता लगाने का लक्ष्य होता है। यह मापकर कि कोई प्रणाली किसी गड़बड़ी के प्रति कितनी मजबूत प्रतिक्रिया करती है, कोई सामग्री में मौजूद उलझन की डिग्री का अनुमान लगा सकता है।" सरल शब्दों में, एक दृढ़ता से उलझी हुई प्रणाली स्वतंत्र कणों के संग्रह की तुलना में गड़बड़ी पर अधिक नाटकीय रूप से प्रतिक्रिया करती है, जिससे शोधकर्ता यह अनुमान लगा सकते हैं कि कितनी उलझन मौजूद है।

इस विचार का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने सीरियम, पैलेडियम और सिलिकॉन से बना एक क्रिस्टल बनाया। यह सामग्री अजीब धातुओं के वर्ग से संबंधित है, जिन्होंने लंबे समय से भौतिकविदों को आकर्षित किया है क्योंकि वे असामान्य क्वांटम गुण प्रदर्शित करते हैं जो केवल आंशिक रूप से समझे गए हैं। ग्रेनोबल में इंस्टीट्यूट लाउ-लैंग्विन (ILL) में, पीएचडी छात्र फेडेरिको माज़ा ने क्रिस्टल पर न्यूट्रॉन दागे और इसकी प्रतिक्रिया मापी। "एक सामान्य सामग्री में, कोई उम्मीद करेगा कि एक न्यूट्रॉन अपनी ऊर्जा को एक व्यक्तिगत कण में स्थानांतरित करेगा," माज़ा कहते हैं। "लेकिन क्वांटम फिशर सूचना का उपयोग करके डेटा का विश्लेषण करके, हमने एक ऐसी प्रतिक्रिया पाई जिसे स्वतंत्र कणों के संदर्भ में नहीं समझाया जा सकता। इसके बजाय, यह इंगित करता है कि कम से कम नौ क्वांटम-उलझी संस्थाओं के समूह सामूहिक रूप से कार्य करते हैं।" माप एक ठोस क्रिस्टल के अंदर मजबूत बहु-पक्षीय क्वांटम उलझन के प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान करते हैं जो आपकी हथेली में आराम से फिट होने के लिए पर्याप्त बड़ा है।