আরও কার্যকর কোয়ান্টাম সেন্সর তৈরি করার জন্য, JILA-এর গবেষকদের একটি দল, প্রথমবারের মতো, কোয়ান্টাম মেকানিক্সের দুটি "ভয়াবহ" দিক একত্রিত করেছে: পরমাণুর মধ্যে আটকানো এবং পরমাণুর ডিলোকালাইজেশন।
এনট্যাঙ্গলমেন্ট এর অদ্ভুত প্রভাব কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞান যেখানে একটি পরমাণুর সাথে যা ঘটে তা অন্য কোথাও অন্য পরমাণুকে প্রভাবিত করে। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের একটি দ্বিতীয় বরং ভীতিকর দিক হল ডিলোকালাইজেশন, এই সত্য যে একটি একক পরমাণু একই সাথে একাধিক জায়গায় থাকতে পারে।
এই গবেষণায়, গবেষকরা উভয়ের ভুতুড়েতাকে একত্রিত করেছেন জড়াইয়া পড়া এবং ডিলোকালাইজেশন একটি ম্যাটার-ওয়েভ ইন্টারফেরোমিটার তৈরি করতে যা একটি নির্ভুলতার সাথে ত্বরণ অনুভব করতে পারে যা স্ট্যান্ডার্ড কোয়ান্টাম সীমা অতিক্রম করে। ভবিষ্যৎ কোয়ান্টাম সেন্সর আরো নির্ভুল নেভিগেশন প্রদান করতে সক্ষম হবে, প্রয়োজনীয় প্রাকৃতিক সম্পদ অনুসন্ধান করতে পারবে, সূক্ষ্ম গঠন এবং মহাকর্ষীয় ধ্রুবকের মত মৌলিক ধ্রুবক নির্ণয় করতে পারবে। অন্ধকার ব্যাপার আরো সঠিকভাবে, এবং সম্ভবত এমনকি সনাক্ত মহাকর্ষীয় তরঙ্গ এক দিন দুষ্টুমি করে।
গবেষকরা আয়নার মধ্যে আলো বাউন্সিং ব্যবহার করেন, যাকে অপটিক্যাল ক্যাভিটি বলা হয়, ফাঁদে ফেলার জন্য। এটি তথ্যকে পরমাণুর মধ্যে ঝাঁপিয়ে পড়তে এবং তাদের একটি জটলা অবস্থায় বুনতে দেয়। এই বিশেষ আলোক-ভিত্তিক কৌশলটি ব্যবহার করে, তারা যে কোনও সিস্টেমে উৎপন্ন সবচেয়ে ঘনভাবে আটকানো অবস্থাগুলির কিছু তৈরি এবং পর্যবেক্ষণ করেছে, তা পারমাণবিক, ফোটোনিক বা কঠিন-রাষ্ট্রই হোক না কেন। এই কৌশলটি ব্যবহার করে, গ্রুপটি দুটি স্বতন্ত্র পরীক্ষামূলক পদ্ধতির ডিজাইন করেছে, যা তারা তাদের সাম্প্রতিক কাজে ব্যবহার করেছে।
প্রথম পদ্ধতিতে, যা একটি কোয়ান্টাম ননডেমোলিশন পরিমাপ হিসাবেও পরিচিত, তারা তাদের পরমাণুর সাথে সংযুক্ত কোয়ান্টাম শব্দের পূর্বপরিমাপ করে এবং তারপর সেই পরিমাপটিকে সমীকরণের বাইরে নিয়ে যায়। দ্য প্রতিটি পরমাণুর কোয়ান্টাম শব্দ দ্বিতীয় পদ্ধতিতে এক-অক্ষ মোচড় নামে পরিচিত একটি প্রক্রিয়া দ্বারা অন্যান্য সমস্ত পরমাণুর কোয়ান্টাম শব্দের সাথে সম্পর্কযুক্ত হয়, যেখানে আলো গহ্বরে প্রবেশ করানো হয়। এটি পরমাণুগুলিকে শান্ত হওয়ার জন্য একসাথে কাজ করার অনুমতি দেয়।
JILA এবং NIST ফেলো জেমস কে. থম্পসন বলেছেন, "পরমাণুগুলি অনেকটা শিশুর মতো একে অপরকে চুপচাপ থাকার জন্য চুপ করে থাকে যাতে তারা শিক্ষক তাদের প্রতিশ্রুতি দেওয়া পার্টির কথা শুনতে পারে, কিন্তু এখানে এটি চুপচাপ কাজ করে।"
ম্যাটার-ওয়েভ ইন্টারফেরোমিটার
ম্যাটার-ওয়েভ ইন্টারফেরোমিটার আজ সবচেয়ে সুনির্দিষ্ট এবং নির্ভুল কোয়ান্টাম সেন্সরগুলির মধ্যে একটি।
স্নাতক ছাত্র চেঙ্গি লুও ব্যাখ্যা করেছেন, “ধারণাটি হল যে কেউ আলোর স্পন্দন ব্যবহার করে পরমাণুগুলিকে একযোগে নড়াচড়া করে এবং শোষিত এবং শোষিত না হয়েও নড়াচড়া করে না। লেজার আলো. এটি সময়ের সাথে সাথে পরমাণুগুলিকে একই সাথে দুটি ভিন্ন জায়গায় একই সাথে থাকতে দেয়।"
"আমরা পরমাণুর উপর লেজারের রশ্মি চকচক করি, তাই আমরা প্রতিটি পরমাণুর কোয়ান্টাম ওয়েভ প্যাকেটকে দুই ভাগে বিভক্ত করি, অন্য কথায়, কণাটি একই সাথে দুটি পৃথক স্থানে বিদ্যমান।"
লেজারের আলোর পরবর্তী স্পন্দনগুলি প্রক্রিয়াটিকে বিপরীত করে, কোয়ান্টাম ওয়েভ প্যাকেটগুলিকে একত্রিত করে, পরিবেশের যে কোনও পরিবর্তন, যেমন ত্বরণ বা ঘূর্ণন, পারমাণবিক তরঙ্গ প্যাকেটের দুটি উপাদানের মধ্যে একটি পরিমাপযোগ্যভাবে বড় হস্তক্ষেপ দ্বারা অনুভূত হওয়ার অনুমতি দেয়, অনেকটা এরকম প্রচলিত ইন্টারফেরোমিটারে হালকা ক্ষেত্র দিয়ে করা হয়, কিন্তু এখানে ডি ব্রোগলি তরঙ্গ বা পদার্থের তৈরি তরঙ্গ দিয়ে করা হয়।
গবেষণা দলটি নির্ধারণ করেছে যে কীভাবে এই কাজটি উচ্চ-প্রতিফলিত আয়না সহ একটি অপটিক্যাল গহ্বরের ভিতরে করা যায়। তারা পরিমাপ করতে পারে যে কারণে পরমাণুগুলি উল্লম্ব-ভিত্তিক গহ্বর বরাবর পড়েছিল মাধ্যাকর্ষণ গ্যালিলিওর মাধ্যাকর্ষণ পরীক্ষার একটি কোয়ান্টাম সংস্করণে পিসার হেলানো টাওয়ার থেকে আইটেম ড্রপ করা হয়েছে, কিন্তু কোয়ান্টাম মেকানিক্স থেকে আসা নির্ভুলতা এবং নির্ভুলতার সমস্ত সুবিধা সহ।
চেঙ্গি লুও এবং গ্রাহাম গ্রেভের নেতৃত্বে স্নাতক ছাত্রদের দল তখন তৈরি করা জটকে ব্যবহার করতে সক্ষম হয়েছিল। হালকা পদার্থ মিথস্ক্রিয়া একটি অপটিক্যাল গহ্বরের ভিতরে একটি ম্যাটার-ওয়েভ ইন্টারফেরোমিটার তৈরি করতে যাতে অভিকর্ষের কারণে ত্বরণ আরও শান্তভাবে এবং নির্ভুলভাবে সনাক্ত করা যায়। এটিই প্রথম দৃষ্টান্ত যেখানে একটি ম্যাটার-ওয়েভ ইন্টারফেরোমিটার নির্ভুলতার একটি স্তরে পরিলক্ষিত হয়েছে যা অপ্রস্তুত পরমাণুর কোয়ান্টাম শব্দ দ্বারা আরোপিত সাধারণ কোয়ান্টাম সীমা অতিক্রম করে।
থম্পসন বলেছেন, "বর্ধিত নির্ভুলতার জন্য ধন্যবাদ, লুও এবং থম্পসনের মতো গবেষকরা কোয়ান্টাম সেন্সরগুলিতে একটি সংস্থান হিসাবে এনট্যাঙ্গলমেন্ট ব্যবহার করার জন্য ভবিষ্যতের অনেক সুবিধা দেখতে পান৷ আমি মনে করি যে একদিন আমরা মহাশূন্যে মহাকর্ষীয় তরঙ্গ শনাক্ত করার জন্য বা অন্ধকার পদার্থের অনুসন্ধানের জন্য বস্তু-তরঙ্গ ইন্টারফেরোমিটারের মধ্যে এনট্যাঙ্গলমেন্ট প্রবর্তন করতে সক্ষম হব- যে জিনিসগুলি মৌলিক পদার্থবিদ্যার তদন্ত করে, সেইসাথে এমন ডিভাইস যা দৈনন্দিন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে যেমন ন্যাভিগেশন বা জিওডেসি।"
"এই ক্ষণস্থায়ী পরীক্ষামূলক অগ্রগতির সাথে, থম্পসন এবং তার দল আশা করে যে অন্যরা পদার্থবিজ্ঞানের ক্ষেত্রে অন্যান্য অগ্রগতির দিকে নিয়ে যাওয়ার জন্য এই নতুন আটকানো ইন্টারফেরোমিটার পদ্ধতি ব্যবহার করবে। আমরা ইতিমধ্যে যে সমস্ত ভুতুড়েতা সম্পর্কে জানি তা ব্যবহার করতে এবং নিয়ন্ত্রণ করতে শেখার মাধ্যমে, হয়তো আমরা মহাবিশ্ব সম্পর্কে নতুন ভুতুড়ে জিনিসগুলি আবিষ্কার করতে পারি যা আমরা এখনও চিন্তাও করিনি!
জার্নাল রেফারেন্স:
- গ্রাহাম পি. গ্রেভ এট আল।, একটি উচ্চ সূক্ষ্ম গহ্বরে এনটেনগেলমেন্ট-বর্ধিত পদার্থ-তরঙ্গ ইন্টারফেরোমেট্রি, প্রকৃতি (2022)। ডিওআই: 10.1038/s41586-022-05197-9
