কোয়ান্টাম তথ্য, যোগাযোগ এবং সেন্সিং স্বাধীনতার পরিপূরক ডিগ্রীতে কোয়ান্টাম পারস্পরিক সম্পর্ক তৈরি এবং নিয়ন্ত্রণের উপর নির্ভর করে। বিশ্বব্যাপী বিশেষজ্ঞরা কোয়ান্টাম প্রযুক্তিতে মৌলিক গবেষণা থেকে ফলাফল বাস্তবায়নের চেষ্টা করছেন।
কখনও কখনও তাদের বিশেষ বৈশিষ্ট্যযুক্ত ফোটন সহ পৃথক কণার প্রয়োজন হয়। যাইহোক, পৃথক কণা পাওয়া চ্যালেঞ্জিং এবং খুব পরিশীলিত কৌশল কল. মুক্ত ইলেকট্রনগুলি ইতিমধ্যেই এক্স-রে টিউবের মতো আলো তৈরি করতে অনেক অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত হয়।
একটি নতুন গবেষণায়, থেকে বিজ্ঞানীরা EPFLএর ফটোনিক্স এবং কোয়ান্টাম পরিমাপের পরীক্ষাগার, গটিংজেন ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট ফর মাল্টিডিসিপ্লিনারি সায়েন্সেস (এমপিআই-এনএটি), এবং গটিংজেন ইউনিভার্সিটি পেয়ার স্টেটের আকারে মুক্ত ইলেক্ট্রন ব্যবহার করে ক্যাভিটি-ফোটন তৈরির জন্য একটি অভিনব পদ্ধতি প্রদর্শন করে। তারা একটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপে একটি চিপে ইন্টিগ্রেটেড ফোটোনিক সার্কিট ব্যবহার করে ইলেক্ট্রন-ফোটন জোড়া তৈরি করেছে।
একটি পরীক্ষায়, বিজ্ঞানীরা একটি বিল্ট-ইন ইন্টিগ্রেটেডের উপর একটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপের মরীচি পাস করেন ফোটোনিক চিপ. চিপটিতে একটি মাইক্রো-রিং রেজোনেটর এবং অপটিক্যাল ফাইবার আউটপুট পোর্ট রয়েছে। এই নতুন পদ্ধতিটি MPI-NAT এ সম্পাদিত ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ (TEM) পরীক্ষার জন্য EPFL এ গড়া ফোটোনিক কাঠামো ব্যবহার করে।
যখনই একটি ইলেক্ট্রন রিং রেজোনেটরের ভ্যাকুয়াম ইভানেসেন্ট ক্ষেত্রের সাথে যোগাযোগ করে তখন একটি ফোটন তৈরি করা যেতে পারে। ইলেকট্রন a এর শক্তি কোয়ান্টাম হারায় একক ফোটন এই প্রক্রিয়ায় শক্তি এবং ভরবেগ সংরক্ষণ নীতিগুলি মেনে চলার সময়। এই মিথস্ক্রিয়ার ফলে সিস্টেমটি একটি জোড়া অবস্থায় বিকশিত হয়। বিজ্ঞানীদের ইলেক্ট্রন শক্তি এবং উত্পাদিত ফোটনের একযোগে নির্ভুল সনাক্তকরণ, একটি নতুন তৈরি পরিমাপ কৌশল দ্বারা সম্ভব হয়েছে, অন্তর্নিহিত ইলেক্ট্রন-ফোটন জোড়া অবস্থা প্রকাশ করেছে।
একক কণা স্তরে প্রথমবারের মতো এই প্রক্রিয়াটি পর্যবেক্ষণ করার পাশাপাশি, এই ফলাফলগুলি একক-ফোটন বা ইলেক্ট্রন তৈরির জন্য একটি অভিনব ধারণা বাস্তবায়ন করে। বিশেষত, যুগল অবস্থার পরিমাপ হেরাল্ডেড কণা উত্স সক্ষম করে, যেখানে একটি কণা সনাক্ত করা অন্যটির প্রজন্মকে সংকেত দেয়। এটি কোয়ান্টাম প্রযুক্তিতে অনেক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য প্রয়োজনীয় এবং এটির ক্রমবর্ধমান টুলসেটে যোগ করে।
ক্লজ রোপার্স, MPI-NAT পরিচালক, বলেন, "পদ্ধতিটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপিতে আকর্ষণীয় নতুন সম্ভাবনার খোলে। কোয়ান্টাম অপটিক্সের ক্ষেত্রে, আটকানো ফোটন জোড়া ইতিমধ্যে ইমেজিং উন্নত করে। আমাদের কাজের সাথে, এই ধরনের ধারণাগুলি এখন ইলেকট্রন দিয়ে অন্বেষণ করা যেতে পারে।"
পরীক্ষায়, বিজ্ঞানীরা ফটোনিক মোড ইমেজিংয়ের জন্য উত্পন্ন পারস্পরিক সম্পর্কযুক্ত ইলেক্ট্রন-ফোটন জোড়া ব্যবহার করেছেন। তারা মাত্রার বৈসাদৃশ্য বর্ধনের তিন-অর্ডার অর্জন করতে সক্ষম হয়েছিল।
ডাঃ ইউজিয়া ইয়াং, ইপিএফএল-এর একজন পোস্টডক এবং গবেষণার একজন সহ-প্রধান লেখক, যোগ করেছেন: "আমরা বিশ্বাস করি যে আমাদের কাজ ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপির ভবিষ্যত বিকাশের উপর যথেষ্ট প্রভাব ফেলেছে কোয়ান্টাম প্রযুক্তির শক্তি. "
টোবিয়াস কিপেনবার্গ, ইপিএফএল-এর অধ্যাপক এবং ফটোনিক্স এবং কোয়ান্টাম পরিমাপের ল্যাবরেটরির প্রধান বলেছেন, "ভবিষ্যত কোয়ান্টাম প্রযুক্তির জন্য একটি বিশেষ চ্যালেঞ্জ হল কিভাবে বিভিন্ন শারীরিক সিস্টেমকে ইন্টারফেস করা যায়। প্রথমবারের মতো, আমরা এর টুলবক্সে বিনামূল্যে ইলেকট্রন নিয়ে এসেছি কোয়ান্টাম তথ্য বিজ্ঞান. আরও বিস্তৃতভাবে, সমন্বিত ফোটোনিক্স ব্যবহার করে মুক্ত ইলেক্ট্রন এবং আলোকে সংযুক্ত করা হাইব্রিড কোয়ান্টাম প্রযুক্তির একটি নতুন শ্রেণীর পথ খুলতে পারে।"
গবেষণাটি ফ্রি-ইলেক্ট্রন কোয়ান্টাম অপটিক্সের বর্তমান উদীয়মান ক্ষেত্রের দিকে নিয়ে যেতে পারে। এটি ইভেন্ট-ভিত্তিক এবং ফোটন-গেটেড ইলেক্ট্রন স্পেকট্রোস্কোপি এবং ইমেজিংয়ের জন্য একটি শক্তিশালী পরীক্ষামূলক প্ল্যাটফর্মও প্রদর্শন করতে পারে।
গুয়ানহাও হুয়াং, একজন পিএইচডি ইপিএফএল-এর ছাত্র এবং অধ্যয়নের সহ-প্রধান লেখক, বলেছেন, "আমাদের কাজটি ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপিতে কোয়ান্টাম অপটিক্স ধারণাগুলি ব্যবহার করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপের প্রতিনিধিত্ব করে। আমরা ইলেক্ট্রন-হেরাল্ডেড বহিরাগত ফোটোনিক অবস্থা এবং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপিতে শব্দ হ্রাসের মতো ভবিষ্যতের দিকনির্দেশগুলি অন্বেষণ করার পরিকল্পনা করছি।"
জার্নাল রেফারেন্স:
- আরমিন ফিস্ট, গুয়ানহাও হুয়াং, এবং অন্যান্য। গহ্বর-মধ্যস্থ ইলেক্ট্রন-ফোটন জোড়া। বিজ্ঞান, 377(6607), 777-780। DOI: 10.1126/science.abo5037
