कूल ट्रिक्स क्वांटम नेटवर्किंग के लिए नए समाधान पेश करते हैं - फिजिक्स वर्ल्ड

क्वांटम संचार और क्रिप्टोग्राफी के लिए उभरती प्रणालियाँ उच्च निष्ठा के साथ एकल फोटॉन संचारित करने की क्षमता पर निर्भर करती हैं। क्रायोजेनिक तापमान पर ठंडा किए गए क्वांटम डॉट्स पर आधारित एकल-फोटॉन उत्सर्जकों को उच्च चमक के साथ अप्रभेद्य एकल फोटॉन का उत्पादन करने के लिए दिखाया गया है, लेकिन वास्तविक दुनिया के संचार नेटवर्क में व्यावहारिक उपयोग के लिए एकल-फोटॉन स्रोत और इसके शीतलन तंत्र दोनों को एक मानक में एकीकृत किया जाना चाहिए। रैक पर स्थापित इकाई.

टीयू बर्लिन के वैज्ञानिकों ने हाल ही में दिखाया है कि इस मुश्किल एकीकरण को स्टर्लिंग क्रायोकूलर द्वारा आपूर्ति की जा सकती है AMETEK सन पावर। उन्होंने क्वांटम कुंजी वितरण के लिए एक प्लग-एंड-प्ले टेस्टबेड बनाया है जो टेलीकॉम तरंग दैर्ध्य पर एकल-फोटॉन दालों का उत्सर्जन करता है, और जो क्वांटम-डॉट डिवाइस, क्रायोकूलर और सभी संबंधित ऑप्टिकल घटकों को एक स्टैंडअलोन 19-इंच मॉड्यूल में जोड़ता है (Appl। भौतिकी। रेव 9 011412).

ऐसे क्वांटम-डॉट एमिटर के अन्य पुनरावृत्तियों के लिए आमतौर पर लगभग 50 K से कम तापमान पर संचालन को सक्षम करने के लिए एक भारी और जटिल शीतलन प्रणाली की आवश्यकता होगी, लेकिन टीयू बर्लिन के वैज्ञानिकों ने पाया कि कॉम्पैक्ट स्टर्लिंग क्रायोकूलर अवांछित को शामिल किए बिना आवश्यक ऑपरेटिंग तापमान को बनाए रखने में सक्षम था। सिस्टम में कंपन. ये क्रायोकूलर पहले से ही वैज्ञानिक उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं जिनके लिए कम शोर वाली पृष्ठभूमि की आवश्यकता होती है, जैसे दूरबीनों के लिए इन्फ्रारेड और रेडियो-तरंग डिटेक्टर और सुपरकंडक्टिंग क्वांटम-हस्तक्षेप डिवाइस (एसक्यूयूआईडी), जबकि हाल के डिजाइन सुधार अधिक मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए उनकी अपील को बढ़ा रहे हैं। आवश्यकताएं।

सनपॉवर डिज़ाइन में एक फ्री-पिस्टन तंत्र है जो घर्षण-मुक्त संचालन को सक्षम करने के लिए गैस बीयरिंग का शोषण करता है। "पिस्टन की गति एक इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रक द्वारा संचालित होती है, जबकि चलती भागों के दोलन गैस बीयरिंगों को चार्ज करते हैं ताकि पिस्टन और विस्थापित को गैस की एक फिल्म पर उड़ने में सक्षम बनाया जा सके," क्लिफ फ्रैलिक बताते हैं AMETEK सन पावर। "इसमें कोई चिकनाई का उपयोग नहीं किया गया है, और किसी रखरखाव की आवश्यकता नहीं है, जो यह सुनिश्चित करता है कि इन भली भांति बंद करके सील किए गए क्रायोकूलर का जीवनकाल लंबा और भरोसेमंद होगा।"

इस तरह के संपर्क-मुक्त ऑपरेशन ने इन फ्री-पिस्टन क्रायोकूलर्स को उन अनुप्रयोगों के लिए एक लोकप्रिय विकल्प बना दिया है जो विश्वसनीय और मजबूत शीतलन समाधान की मांग करते हैं। एक असाधारण उदाहरण एक उपकरण था जिसे नासा के आरएचईएसआई अंतरिक्ष मिशन पर एक इमेजिंग स्पेक्ट्रोमीटर को ठंडा करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जिसे 2002 में सौर फ्लेयर्स में जारी ऊर्जावान कणों का अध्ययन करने के लिए लॉन्च किया गया था। केवल दो वर्षों के लक्ष्य मिशन जीवनकाल के बावजूद, क्रायोकूलर ने स्पेक्ट्रोमीटर को 16 वर्षों तक छवियों को कैप्चर करना जारी रखने में सक्षम बनाया, जब तक कि उपकरण अंततः 2018 में बंद नहीं हो गया।

सनपावर का फ्री-पिस्टन डिज़ाइन बाजार में उपलब्ध अन्य क्रायोकूलर की तुलना में उच्च शीतलन शक्ति और बेहतर थर्मल दक्षता भी प्रदान करता है। कंपनी के कॉम्पैक्ट उपकरणों की श्रृंखला में सबसे शक्तिशाली मॉडलों में से एक, क्रायोटेल जीटी, 16 K का तापमान बनाए रखते हुए 240 W इनपुट पावर के साथ 77 W की दर से गर्मी को दूर करता है, जिससे लगभग 20% की शीतलन दक्षता प्राप्त होती है। सैद्धांतिक कार्नोट सीमा. इसके अलावा, डिज़ाइन की उच्च विशिष्ट शक्ति छोटे आकार की अनुमति देती है, जीटी की लंबाई 276 मिमी और व्यास 83 मिमी है, और इसका द्रव्यमान केवल 3 किलोग्राम है।

इस तरह के डिज़ाइन मापदंडों ने सनपावर के क्रायोकूलर को उन उपकरणों के लिए एक लोकप्रिय विकल्प बना दिया है जिन्हें हल्के सिग्नल पकड़ने की आवश्यकता होती है। फ्रैलिक कहते हैं, "किसी ऐसी चीज का पता लगाने के लिए जो बहुत कम ऊर्जा पैदा करती है, शोर तल को कम करने और सिग्नल-टू-शोर अनुपात में सुधार करने के लिए बहुत ठंडी पृष्ठभूमि उत्पन्न करना आवश्यक है।" "यह कई वैज्ञानिक अनुप्रयोगों जैसे कि इन्फ्रारेड डिटेक्टर, स्क्विड, कम शोर वाले एम्पलीफायर, टेलीस्कोप उपकरण और गहरे अंतरिक्ष संचार पर लागू होता है।"

हाल के नवाचारों ने अब नए अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला के लिए सनपावर के क्रायोकूलर की अपील को बढ़ा दिया है, विशेष रूप से क्वांटम प्रौद्योगिकी के बढ़ते क्षेत्र में। कंपनी ने हाल ही में जीटी का एक प्रीमियम संस्करण जारी किया है जो मानक संस्करण की तुलना में लगभग 10 K कम न्यूनतम तापमान प्रदान करता है, जबकि 30 से 50 K के बीच के तापमान पर उपयोग करने योग्य ताप भार क्षमता को भी बढ़ाता है।

फ्रैलिक कहते हैं, "जीटी का न्यूनतम तापमान आमतौर पर लगभग 38 K होता है, जबकि नया GTLT 30 K से नीचे के तापमान पर सार्थक शीतलन शक्ति प्रदान कर सकता है।" "कम तापमान पर शीतलन प्रदर्शन को बढ़ाकर, जीटीएलटी उन अनुप्रयोगों की सीमा का विस्तार करता है जिन्हें हमारी तकनीक से संबोधित किया जा सकता है।"

कंपनी क्रायोकूलर से निर्यात होने वाले कंपन के स्तर को कम करने के लिए भी काम कर रही है, क्योंकि दोलन घटकों द्वारा बनाए गए अत्यधिक कंपन ने कुछ अनुप्रयोगों में स्टर्लिंग क्रायोकूलर को अपनाने को सीमित कर दिया है। सभी क्रायोकूलर मानक के रूप में एक निष्क्रिय बैलेंसर से सुसज्जित हैं, जबकि सनपावर अपने उत्पाद रेंज में सभी उपकरणों में सक्रिय कंपन रद्दीकरण (एवीसी) का विकल्प भी प्रदान करता है।

कंपनी की शुरुआती AVC पेशकश ने निर्यातित कंपन के स्तर को पांच गुना कम कर दिया, जबकि इसकी नवीनतम रिलीज - AVC-GEN2 बैलेंसर - दो गुना प्रदर्शन सुधार प्रदान करती है। फ्रैलिक कहते हैं, "इससे निष्क्रिय बैलेंसर की तुलना में निर्यातित कंपन में दस गुना कमी आती है, जो क्वांटम प्रौद्योगिकी में अनुप्रयोगों की खोज करने वाले ग्राहकों के लिए एक महत्वपूर्ण लाभ है।" "क्रायोटेल जीटीएलटी को AVC-GEN2 सक्रिय बैलेंसर के साथ संयोजित करने से एक कॉम्पैक्ट समाधान मिलता है जो इन अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक प्रदर्शन प्रदान करता है।"

दरअसल, टीयू बर्लिन में विकसित क्यूकेडी प्रणाली क्वांटम-डॉट एमिटर के प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए इन दोनों नवाचारों का उपयोग करती है, जबकि टर्नकी मॉड्यूल की सीमा के अंदर कंपन को भी कम करती है। क्वांटम क्षेत्र में एक अन्य प्रमुख ग्राहक यूके की स्टार्ट-अप कंपनी एजिक है, जिसने एक वाणिज्यिक सिंगल-फोटॉन स्रोत विकसित किया है जो कॉम्पैक्ट क्रायोजेनिक कूलिंग का उपयोग करता है, यह सुनिश्चित करता है कि इसका मॉड्यूल 19-इंच रैक के अंदर फिट बैठता है।

सनपॉवर अपने उत्पादों और प्रौद्योगिकी में लगातार सुधार कर रहा है, जिसमें ठंडे तापमान, उच्च क्षमता शीतलन और निर्यातित कंपन के निम्न स्तर की दिशा में निरंतर प्रयास चल रहा है। फ्रैलिक कहते हैं, "क्वांटम एप्लिकेशन तेजी से बढ़ रहे हैं, और सनपावर इस क्षेत्र में ग्राहकों की मांगों को पूरा करने वाली प्रौद्योगिकी प्रगति प्रदान करने पर केंद्रित है।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/cool-tricks-offer-new-solutions-for-quantum-networking/