জাপানের গবেষকরা কক্ষ-তাপমাত্রা কোয়ান্টাম অগ্রিম ঘোষণা করেছেন – উচ্চ-পারফরম্যান্স কম্পিউটিং সংবাদ বিশ্লেষণ | HPC এর ভিতরে

সহযোগী অধ্যাপক মার্ক স্যাডগ্রোভ এবং টিইউএস থেকে মিঃ কাইটো শিমিজু এবং ওকিনাওয়া ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি গ্র্যাজুয়েট ইউনিভার্সিটির অধ্যাপক কে নেমোটোও এই গবেষণার একটি অংশ ছিলেন। এই নতুন বিকশিত একক-ফোটন আলোর উত্স ব্যয়বহুল কুলিং সিস্টেমের প্রয়োজনীয়তা দূর করে এবং কোয়ান্টাম নেটওয়ার্কগুলিকে আরও ব্যয়-কার্যকর এবং অ্যাক্সেসযোগ্য করার সম্ভাবনা রয়েছে।

একক-ফোটন নির্গমনকারী কোয়ান্টাম যান্ত্রিকভাবে কোয়ান্টাম নেটওয়ার্কে নোডের মধ্যে কোয়ান্টাম বিট (বা কিউবিট) সংযোগ করে। এগুলি সাধারণত অত্যন্ত কম তাপমাত্রায় অপটিক্যাল ফাইবারগুলিতে বিরল-আর্থ উপাদানগুলি এম্বেড করে তৈরি করা হয়। এখন, টোকিও ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্সের সহযোগী অধ্যাপক কাওরু সানাকার নেতৃত্বে জাপানের গবেষকরা ঘরের তাপমাত্রায় একটি ytterbium-doped অপটিক্যাল ফাইবার তৈরি করেছেন। ব্যয়বহুল কুলিং সমাধানের প্রয়োজন এড়ানোর মাধ্যমে, প্রস্তাবিত পদ্ধতিটি ফটোনিক কোয়ান্টাম অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি সাশ্রয়ী প্ল্যাটফর্ম অফার করে।

কোয়ান্টাম-ভিত্তিক সিস্টেমগুলি গণনা এবং যোগাযোগ ব্যবস্থার জন্য দ্রুত কম্পিউটিং এবং শক্তিশালী এনক্রিপশনের প্রতিশ্রুতি দেয়। এই সিস্টেমগুলি আন্তঃসংযুক্ত নোডগুলি জড়িত ফাইবার নেটওয়ার্কগুলিতে তৈরি করা যেতে পারে যা কিউবিট এবং একক-ফোটন জেনারেটর নিয়ে গঠিত যা আটকানো ফোটন জোড়া তৈরি করে।

এই বিষয়ে, বিরল-পৃথিবী (RE) পরমাণু এবং সলিড-স্টেট পদার্থের আয়ন একক-ফোটন জেনারেটর হিসাবে অত্যন্ত প্রতিশ্রুতিশীল। এই উপকরণগুলি ফাইবার নেটওয়ার্কগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বিস্তৃত পরিসর জুড়ে ফোটন নির্গত করে। তাদের বিস্তৃত বর্ণালী পরিসরের কারণে, এই RE উপাদানগুলির সাথে ডপ করা অপটিক্যাল ফাইবারগুলি বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহার খুঁজে পেতে পারে, যেমন মুক্ত-স্থান টেলিযোগাযোগ, ফাইবার-ভিত্তিক টেলিযোগাযোগ, কোয়ান্টাম র্যান্ডম নম্বর জেনারেশন, এবং উচ্চ-রেজোলিউশন ইমেজ বিশ্লেষণ। যাইহোক, এখন পর্যন্ত, একক-ফোটন আলোর উত্সগুলি ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় RE-ডোপড স্ফটিক উপকরণ ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছে, যা তাদের উপর ভিত্তি করে কোয়ান্টাম নেটওয়ার্কগুলির ব্যবহারিক প্রয়োগকে সীমাবদ্ধ করে।

ytterbium-doped অপটিক্যাল ফাইবার তৈরি করার জন্য, গবেষকরা তাপ-এন্ড-পুল কৌশল ব্যবহার করে একটি বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ ytterbium-doped ফাইবারকে টেপার করেছেন, যেখানে ফাইবারের একটি অংশকে উত্তপ্ত করা হয় এবং তারপর ধীরে ধীরে এর ব্যাস কমাতে টান দিয়ে টানা হয়।

টেপারড ফাইবারের মধ্যে, পৃথক RE পরমাণুগুলি লেজারের সাথে উত্তেজিত হলে ফোটন নির্গত করে। এই RE পরমাণুর মধ্যে বিচ্ছেদ ফাইবারের অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য নির্ধারণে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। উদাহরণস্বরূপ, যদি পৃথক RE পরমাণুর মধ্যে গড় বিচ্ছেদ অপটিক্যাল ডিফ্র্যাকশন সীমাকে অতিক্রম করে, যা নির্গত ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য দ্বারা নির্ধারিত হয়, তাহলে এই পরমাণু থেকে নির্গত আলোটি স্বতন্ত্র পৃথক উত্সের পরিবর্তে ক্লাস্টার থেকে আসছে বলে মনে হয়।

এই নির্গত ফোটনের প্রকৃতি নিশ্চিত করার জন্য, গবেষকরা স্বয়ংক্রিয় সম্পর্ক নামে পরিচিত একটি বিশ্লেষণাত্মক পদ্ধতি নিযুক্ত করেছিলেন, যা একটি সংকেত এবং এর বিলম্বিত সংস্করণের মধ্যে সাদৃশ্য মূল্যায়ন করে। স্বয়ংক্রিয় সম্পর্ক ব্যবহার করে নির্গত ফোটন প্যাটার্ন বিশ্লেষণ করে, গবেষকরা অ-অনুরণিত নির্গমন পর্যবেক্ষণ করেছেন এবং ডোপড ফিল্টারে একক ইটারবিয়াম আয়ন থেকে ফোটন নির্গমনের প্রমাণ পেয়েছেন।

যদিও নির্গত ফোটনের গুণমান এবং পরিমাণ আরও উন্নত করা যেতে পারে, ytterbium পরমাণু সহ উন্নত অপটিক্যাল ফাইবার ব্যয়বহুল কুলিং সিস্টেমের প্রয়োজন ছাড়াই তৈরি করা যেতে পারে। এটি একটি উল্লেখযোগ্য বাধা অতিক্রম করে এবং পরবর্তী প্রজন্মের বিভিন্ন কোয়ান্টাম তথ্য প্রযুক্তির দরজা খুলে দেয়। "আমরা নির্বাচনযোগ্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ এবং একটি কুলিং সিস্টেমের প্রয়োজন ছাড়াই একটি কম খরচের একক-ফোটন আলোর উত্স প্রদর্শন করেছি৷ এগিয়ে গিয়ে, এটি বিভিন্ন পরবর্তী প্রজন্মের কোয়ান্টাম তথ্য প্রযুক্তি যেমন সত্যিকারের র্যান্ডম নম্বর জেনারেটর, কোয়ান্টাম কমিউনিকেশন, কোয়ান্টাম লজিক অপারেশন এবং উচ্চ-রেজোলিউশন ইমেজ বিশ্লেষণকে ডিফ্র্যাকশন সীমা ছাড়িয়ে সক্ষম করতে পারে,” ডঃ সানাকা শেষ করেন।