पूर्ण हो चुकी परियोजनाएं

(1) क्वांटम सहसंबंधों का अध्ययन: निचोड़ना और इसके विभिन्न पहलू

पी.आई.: सुभाशीष बनर्जी

सह-पीआई: वी. नारायणन

वित्त पोषण एजेंसी: सीएसआईआर, नई दिल्ली

संक्षिप्त विवरण: यहाँ उद्देश्य खुले क्वांटम सिस्टम के संदर्भ में निचोड़ने जैसे क्वांटम सहसंबंधों की भूमिका का अध्ययन करना है

परिणाम: क्वांटम सहसंबंध क्वांटम यांत्रिकी की शक्ति को समझने और उसका दोहन करने की खोज में एक केंद्रीय स्थान रखते हैं। यहाँ, हम क्वांटम ऑप्टिक्स और क्वांटम सूचना प्रसंस्करण के बीच एक व्यावहारिक इंटरफ़ेस के परिप्रेक्ष्य से, मल्टीफ़ोटोन निचोड़ा हुआ राज्य जैसे गैर-शास्त्रीय राज्यों में क्वांटम सहसंबंधों का अध्ययन करते हैं। परियोजना के प्रमुख कार्यों में से एक क्वांटम ऑप्टिक्स और क्वांटम सूचना के बीच एक इंटरफ़ेस के परिप्रेक्ष्य से गैर-शास्त्रीय राज्यों में क्वांटम सहसंबंधों का अध्ययन करना है। इसके अलावा, इन प्रणालियों पर शोर के प्रभाव को समझने की आवश्यकता है। इसे यहाँ दो-स्तरीय परमाणुओं के दो समूहों के साथ एक गुहा से युक्त एक भौतिक प्रणाली में गैर-शास्त्रीय विशेषताओं की सावधानीपूर्वक जाँच द्वारा संबोधित किया गया है। शोर क्वांटम से शास्त्रीय व्यवहार में संक्रमण का कारण बनता है और खुद को अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं जैसे कि विघटन और अपव्यय के रूप में प्रकट करता है। किसी भी क्वांटम सूचना कार्य के कार्यान्वयन के दृष्टिकोण से, चुने हुए कार्य पर शोर की भूमिका पर विचार करना महत्वपूर्ण है। हम क्वांटम क्रिप्टोग्राफ़िक कार्यों में विघटन के योगदान का अध्ययन करते हैं। इसके अलावा, क्वांटम सहसंबंधों सहित क्वांटम सूचना प्रसंस्करण की कई विशेषताओं का अध्ययन गैर-मार्कोवियन शोर चैनलों का उपयोग करके किया जाता है, अर्थात, स्मृति से संपन्न चैनलों का उपयोग किया जाता है।

प्रकाशन

1. डिकोहेरेंस क्वांटम क्रिप्टोग्राफिक सुरक्षा में मदद कर सकता है, विशाल शर्मा, यू. श्रीकांत, आर. श्रीकांत और सुभाशीष बनर्जी, क्वांटम इन्फ़. प्रोसेस. 17, 207 (2018)।
2. फोटॉन के जोड़े और घटाए गए विस्थापित फ़ॉक राज्यों के निचले और उच्च-क्रम के गैर-शास्त्रीय गुण, प्रिया मालपानी, नासिर आलम, किशोर थपलियाल, अनिरबन पाठक, वी. नारायणन और सुभाशीष बनर्जी, एन.एन. फिज. (बर्लिन) DOI: 10.1002/andp.201800318।
3. गैर-मार्कोवियन डिफ़ेसिंग और डिपोलराइज़िंग चैनल, यू. श्रीकांत, आर. श्रीकांत, सुभाशीष बनर्जी, फिज. रेव. ए 98, 032328 (2018)।

(2) न्यूट्रिनो दोलनों में क्वांटम यांत्रिकी की नींव की जांच

पीआई: सुभाशीष बनर्जी

सह-पीआई: ए. के. आलोक

वित्त पोषण एजेंसी: डीएसटी, नई दिल्ली

संक्षिप्त विवरण: इसका उद्देश्य उच्च ऊर्जा भौतिकी प्रयोगों में क्वांटम यांत्रिकी की नींव का परीक्षण करना है, जैसे कि न्यूट्रिनो दोलनों के विभिन्न पहलुओं की जांच करना। इसका उद्देश्य क्वांटम सूचना और कण भौतिकी के बीच इंटरफेस पर क्षेत्र की खोज और विस्तार करना है, जिससे दोनों क्षेत्रों के लिए लाभकारी निहितार्थ हों।

परिणाम: क्वांटम यांत्रिकी की नींव का अध्ययन आमतौर पर ऑप्टिकल या इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में किया जाता है। ऐसी प्रणालियों में, क्वांटम सहसंबंधों के विभिन्न उपायों के बीच परस्पर क्रिया सर्वविदित है। उच्च ऊर्जा भौतिकी प्रयोगों में तकनीकी प्रगति के कारण, जैसे कि लघु और दीर्घ आधारभूत न्यूट्रिनो प्रयोग, ऐसी प्रणालियों में क्वांटम यांत्रिकी की नींव का परीक्षण करना उपयोगी होगा। क्वांटम सूचना के दृष्टिकोण से न्यूट्रिनो की परिघटना का अध्ययन किया जाता है। यह परियोजना मेसोन और हाइपरॉन प्रणाली (ऑस्ट्रिया) में क्वांटम नींव और न्यूट्रिनो प्रणाली (भारत) में क्वांटम नींव जैसी विशिष्ट विशेषज्ञता को एक साथ लाती है। इस सहयोग का उद्देश्य इन आकर्षक कणों की परिघटना में सैद्धांतिक अंतर्दृष्टि के अलावा वर्तमान और नियोजित त्वरक सुविधाओं में क्वांटम यांत्रिकी की नींव की जांच करने के तरीके पर ठोस प्रस्ताव लाना है। यह विशेष रूप से समय पर है क्योंकि नवनिर्मित त्वरक सुविधाओं को इन प्रभावों को देखने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्राकृतिक और साथ ही मानव निर्मित प्रयोगात्मक परिदृश्यों के लिए, न्यूट्रिनो दोलनों के संदर्भ में क्वांटम सहसंबंधों के कई उपायों के बीच संबंधों का अध्ययन करके, न्यूट्रिनो में क्वांटम यांत्रिकी की नींव की जांच करने का प्रस्ताव है।

प्रकाशन

1. लेगेट-गर्ग-प्रकार असमानताएँ और न्यूट्रिनो द्रव्यमान-क्षय समस्या": arXiv: 1710.05562: जाविद नाइकू, आशुतोष कुमार आलोक, सुभाशीष बनर्जी, एस. उमा शंकर, जियाकोमो ग्वारनेरी, बीट्रिक्स सी. हिसमेयर।
2. मेसोन और न्यूट्रिनो प्रणालियों में सुसंगतता और मिश्रितता का अध्ययन, खुशबू दीक्षित, जाविद नाइकू, सुभाशीष बनर्जी, आशुतोष कुमार आलोक, यूरोपियन भौतिकी जे. सी (2019) 79: 96
3. तीन स्वाद न्यूट्रिनो दोलन के संदर्भ में लेगेट-गर्ग असमानता, जाविद नाइकू, आशुतोष कुमार आलोक, सुभाशीष बनर्जी, एस. उमा शंकर, arXiv:1901.10859 (भौतिकी संशोधन डी में प्रकाशित होने के लिए)

(3) क्वांटम सूचना प्रसंस्करण में ग्राफ सैद्धांतिक पहलू

पी.आई.: सुभाशीष बनर्जी

वित्त पोषण एजेंसी: सीएसआईआर, नई दिल्ली

संक्षिप्त विवरण: इस परियोजना का उद्देश्य क्वांटम यांत्रिकी के लिए एक ग्राफ सैद्धांतिक शब्दकोश प्रदान करना था।

परिणाम: क्वांटम यांत्रिकी हिल्बर्ट स्पेस में रहने वाली अवस्थाओं से संबंधित है, जिससे रैखिक सुपरपोजिशन का निर्माण किया जा सकता है, जो क्वांटम यांत्रिकी की शक्ति का दोहन करने के लिए अत्यधिक महत्व की सुविधा है, लेकिन साथ ही यह कम्प्यूटेशनल रूप से एक कठिन कार्य भी है। इसे उच्च आयामों में उलझाव के साथ-साथ बहु-भागीय प्रणालियों पर विचार करके सबसे आसानी से समझा जा सकता है, सभी गणितीय और कम्प्यूटेशनल रूप से बहुत कठिन कार्य हैं। इस संबंध में सहायता करने वाला कोई भी उपकरण बहुत स्वागत योग्य होगा। ग्राफ़ का सिद्धांत एक अच्छी तरह से विकसित गणितीय सिद्धांत है जिसने विविध क्षेत्रों में कई अनुप्रयोग पाए हैं। ग्राफ़ में, उनके निर्माण से, दृश्यीकरण की अंतर्निहित विशेषता होती है। पूछने के लिए एक उचित प्रश्न यह है कि क्या क्वांटम अवस्थाओं का ग्राफ़िकल प्रतिनिधित्व किया जा सकता है? यह क्वांटम यांत्रिकी की समस्याओं में ग्राफ़ की गणितीय मशीनरी को शामिल करने में सक्षम होगा और साथ ही क्वांटम अवस्थाओं के दृश्यीकरण की आकर्षक विशेषता लाएगा।

प्रकाशन

1. बिभास अधिकारी, सुभाशीष बनर्जी, सत्यब्रत अधिकारी और अतुल कुमार। क्वांटम अवस्थाओं के रूप में दर्शाए गए भारित डायग्राफ के लैप्लासियन मैट्रिसेस। क्वांटम सूचना प्रसंस्करण, 16(3):79, 2017।
2. सुप्रियो दत्ता, बिभास अधिकारी और सुभाशीष बनर्जी। अवस्थाओं और एकात्मक परिचालनों के लिए एक ग्राफ सैद्धांतिक दृष्टिकोण। क्वांटम सूचना प्रसंस्करण, 15(5):2193–2212, 2016।
3. सुप्रियो दत्ता, बिभास अधिकारी, सुभाशीष बनर्जी और आर श्रीकांत। ग्राफ पर द्विदलीय पृथक्करण और गैर-स्थानीय क्वांटम परिचालन। फिजिकल रिव्यू ए, 94(1):012306, 2016।

(4) बी→एस संक्रमण के माध्यम से नई भौतिकी की खोज

पीआई: ए. के. आलोक

सह-पीआई: सुभाशीष बनर्जी

वित्त पोषण एजेंसी: सीएसआईआर, नई दिल्ली

संक्षिप्त विवरण: इस परियोजना का उद्देश्य मानक मॉडल से विचलन के लिए नए संकेत खोजना है। इसके अलावा, मेसोन प्रणालियों में क्वांटम सहसंबंधों के विभिन्न पहलुओं का अध्ययन किया गया।

परिणाम: उच्च ऊर्जा भौतिकी का मानक मॉडल (SM) विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और मजबूत अंतःक्रियाओं से संबंधित एक सिद्धांत है, जो ज्ञात उपपरमाण्विक कणों की गतिशीलता की मध्यस्थता करता है। जबकि इस मॉडल की लगभग सभी भविष्यवाणियाँ डेटा के अनुरूप हैं, यह निश्चित रूप से मौलिक अंतःक्रियाओं का पूर्ण सिद्धांत नहीं है। इस कथन के कई कारणों में से कुछ: कि यह गुरुत्वाकर्षण को नहीं समझता है; इसमें कोई डार्क मैटर उम्मीदवार कण शामिल नहीं है; और यह ब्रह्मांड की पदार्थ-प्रतिपदार्थ विषमता को समझने में विफल रहता है। इसलिए हमें SM से परे भौतिकी की तलाश करने की आवश्यकता है, जिसे हम नई भौतिकी कहते हैं। फ्लेवर भौतिकी, क्वार्क और लेप्टन के तीन परिवारों के बीच संबंधों की विस्तृत समझ और पदार्थ और प्रतिपदार्थ के गुणों के बीच तुलना, नई भौतिकी का पता लगाने के सबसे आशाजनक तरीकों में से एक है, जो कि बड़े हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) में सबसे उल्लेखनीय रूप से किए गए ऊर्जा सीमांत अनुसंधान के लिए काफी पूरक है। यह एक समृद्ध प्रयोगशाला है जो सटीक मापों द्वारा SM से परे भौतिकी की जांच कर सकती है जो क्वांटम लूप में नए कणों के आभासी उत्पादन की तलाश कर सकती है। इस परियोजना में, हमने विभिन्न नए भौतिकी मॉडल जैसे वेक्टर क्वार्क मॉडल, Z′ मॉडल और विस्तारित हिग्स सेक्टर वाले मॉडल में अवलोकनों का अध्ययन किया। अवलोकनों का अनुसरण करने और उनके बीच महत्वपूर्ण सहसंबंधों का पता लगाने पर विशेष जोर दिया जाएगा। हमने मेसोन प्रणालियों में क्वांटम सहसंबंधों के विभिन्न पहलुओं का भी अध्ययन किया।

प्रकाशन

1. दो-स्वाद वाले न्यूट्रिनो दोलनों में क्वांटम सहसंबंध, न्यूक्ल. फिज. बी 909, 65 (2016); ईप्रिंट: arXiv: 1411.5536: ए. के. आलोक, एस. बनर्जी और एस. यू. शंकर।
2. वेक्टर-सिंगल अप-टाइप क्वार्क वाले मॉडल के नए-भौतिकी संकेत, फिज. रेव. डी 92, 013002 (2015): आशुतोष कुमार आलोक, सुभाशीष बनर्जी, दिनेश कुमार, एस. उमा शंकर और डेविड लंदन।
3. डिकोहेरेंस के साथ बी(डी) मेसॉन के विकास से सिन(2बीटा) और डेल्टा एम(डी) की पुनः जांच, फिज. लेट. बी 749, 94 (2015): आशुतोष कुमार आलोक, सुभाशीष बनर्जी, एस. उमा शंकर।

पूर्ण हो चुकी परियोजनाएं

(1) उलझे हुए फोटॉनों का निर्माण और क्वांटम कम्प्यूटेशन तथा सूचना प्रसंस्करण में इसके अनुप्रयोग

पी.आई.: वी. नारायणन

सह-पीआई: सुभाशीष बनर्जी

वित्त पोषण एजेंसी: डीएसटी के अंतःविषय साइबर भौतिक प्रणाली (आईसीपीएस)

अवधि: 3 वर्ष (2019-2022)

संक्षिप्त विवरण: गैर-शास्त्रीय अवस्थाओं का प्रायोगिक निर्माण, लक्षण वर्णन और वांछित हेरफेर चुनौतीपूर्ण कार्य हैं। क्वांटम संचार और क्वांटम सूचना प्रसंस्करण के लिए उपयोगी गैर-शास्त्रीय अवस्थाओं को कुशलतापूर्वक उत्पन्न किया जाएगा। उत्पन्न गैर-शास्त्रीय अवस्थाओं को भी उचित रूप से चित्रित किया जाएगा। एकल फोटॉन स्रोत का विकास और उसका लक्षण वर्णन, रक्षा के क्षेत्र में इसके संभावित अनुप्रयोगों का पता लगाया जाएगा। जांच लेजर पदार्थ अंतःक्रियाओं के सैद्धांतिक और प्रायोगिक पहलुओं के अध्ययन का मिश्रण होगी, जिसका क्वांटम सूचना में अनुप्रयोग है। सैद्धांतिक मोर्चे पर, क्वांटम संचार के लिए नई योजनाओं को इस तरह से विकसित किया जाएगा कि इसे उत्पन्न गैर-शास्त्रीय अवस्थाओं का उपयोग करके साकार किया जा सके।

(2) क्वांटम हीट इंजन

पी.आई.: सुभाशीष बनर्जी

वित्त पोषण एजेंसी: डीएसटी के अंतःविषय साइबर भौतिक प्रणाली (आईसीपीएस)

अवधि: 3 वर्ष (2019-2022)

संक्षिप्त विवरण: भले ही क्वांटम सहसंबंधों (अधिक सामान्यतः, गैर-शास्त्रीय सहसंबंधों) की भूमिका कुछ प्राकृतिक घटनाओं में अच्छी तरह से समझी जाती है, लेकिन ऐसी कई अन्य घटनाएँ हैं जहाँ पूर्व संभावित रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं, क्वांटम थर्मोडायनामिक्स एक ऐसा ही क्षेत्र है। जब ऊष्मा इंजन का माध्यम क्वांटम यांत्रिक वस्तुएँ होती हैं, तो इंजन का कार्य और/या दक्षता उनके शास्त्रीय समकक्षों से अलग हो सकती है। अधिक आश्चर्य तब हो सकता है जब माध्यम को शामिल करने वाले क्वांटम सबसिस्टम के बीच बातचीत मौजूद हो - जैसा कि पता चला है - शून्य शक्ति मामले में (यानी, थर्मलाइजेशन के लिए अनंत समय लिया जाता है) - ओटो इंजन में द्विघात इंटरैक्शन की उपस्थिति में दो स्पिन-1/2 सिस्टम और दो क्वांटम हार्मोनिक ऑसिलेटर के मामले में। अधिक यथार्थवादी परिदृश्य (यानी, गैर-शून्य शक्ति मामले) के लिए, हमें इंजन की क्रिया के लिए क्वांटम ओपन सिस्टम दृष्टिकोण की आवश्यकता है, जो इस परियोजना के मुख्य लक्ष्यों में से एक है। इसके बाद इसका उपयोग मैक्रोस्कोपिक सीमा में थर्मोडायनामिक्स के सामान्य नियमों को प्राप्त करने के उद्देश्य से क्वांटम थर्मोडायनामिक्स के नियमों को व्यापक तरीके से तैयार करने के लिए किया जाएगा। हम बेहतर दक्षता प्राप्त करने के लिए क्वांटम हीट इंजन के माध्यम के हैमिल्टनियन में गैर-रैखिक संसाधनों के चरित्रों को भी देखेंगे। इन सभी को कुछ भौतिक कार्यान्वयन (जैसे एकल-परमाणु हीट इंजन, आदि) को ध्यान में रखते हुए किए जाने की उम्मीद है।