क्वांटम सूचना विज्ञान में उलझाव एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसका उपयोग क्वांटम कंप्यूटर में किया जा सकता है जो एक साथ कई गणितीय ऑपरेशन कर सकता है। क्वांटम कंप्यूटर का कुशलतापूर्वक उपयोग करने के लिए, कई उलझे हुए कणों को एक साथ काम करना चाहिए। वे गणना के लिए आवश्यक तत्व हैं, तथाकथित qubits।
भौतिकविदों की एक टीम मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट गार्चिंग में क्वांटम ऑप्टिक्स के विभाग ने अब पहली बार एक परमाणु द्वारा उत्सर्जित फोटॉन के साथ इस कार्य का प्रदर्शन किया है। वे एक ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र में 14 उलझे हुए फोटॉन तक उत्पन्न कर सकते हैं, जिन्हें लक्षित और बहुत ही कुशल तरीके से विशिष्ट क्वांटम भौतिक अवस्थाओं में तैयार किया जा सकता है। नई विधि शक्तिशाली और मजबूत क्वांटम कंप्यूटरों के निर्माण की अनुमति दे सकती है और भविष्य में सुरक्षित डेटा ट्रांसमिशन प्रदान कर सकती है।
यह पहली बार है जब टीम ने 14 तक जनरेट किया है उलझे हुए फोटॉन परिभाषित तरीके से और उच्च दक्षता के साथ।
म्यूनिख के पास गारचिंग में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ऑफ क्वांटम ऑप्टिक्स (एमपीक्यू) में डॉक्टरेट के छात्र फिलिप थॉमस ने कहा, "इस प्रयोग की चाल यह थी कि हमने फोटॉनों को उत्सर्जित करने के लिए एक ही परमाणु का उपयोग किया और उन्हें बहुत विशिष्ट तरीके से आपस में जोड़ा। ऐसा करने के लिए, हमने एक ऑप्टिकल कैविटी के केंद्र में एक रूबिडियम परमाणु रखा - विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए एक प्रतिध्वनि कक्ष। एक निश्चित आवृत्ति के लेजर प्रकाश से परमाणु की स्थिति को सटीक रूप से संबोधित किया जा सकता है। एक अतिरिक्त नियंत्रण पल्स का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने विशेष रूप से परमाणु की क्वांटम अवस्था से उलझे एक फोटॉन के उत्सर्जन को भी ट्रिगर किया।
"हमने इस प्रक्रिया को कई बार और पहले से निर्धारित तरीके से दोहराया। बीच में, परमाणु को एक निश्चित तरीके से हेरफेर किया गया - तकनीकी शब्दजाल में: घुमाया गया। इस तरह, परमाणु घुमावों से उलझे हुए 14 प्रकाश कणों तक की एक श्रृंखला बनाना और वांछित स्थिति में लाना संभव था।
"हमारे सर्वोत्तम ज्ञान के लिए, 14 परस्पर जुड़े हुए प्रकाश कण प्रयोगशाला में अब तक उत्पन्न उलझे हुए फोटॉन की सबसे बड़ी संख्या हैं।"
"चूंकि फोटॉन की श्रृंखला एक परमाणु से उभरी है, इसलिए इसे निश्चित रूप से उत्पादित किया जा सकता है। इसका अर्थ है: सिद्धांत रूप में, प्रत्येक नियंत्रण पल्स वांछित गुणों के साथ एक फोटॉन प्रदान करता है। अब तक, फोटॉनों का उलझाव आमतौर पर विशेष, गैर-रैखिक क्रिस्टल में होता था। कमी: प्रकाश कण बेतरतीब ढंग से और इस तरह से बनाए जाते हैं जिन्हें नियंत्रित नहीं किया जा सकता है। यह सामूहिक अवस्था में बंडल किए गए कणों की संख्या को भी सीमित करता है।"
जिस विधि का वैज्ञानिकों ने उपयोग किया है, वह किसी भी संख्या में उलझे हुए फोटॉन उत्पन्न करने की अनुमति देती है। यह कुशल भी है: उत्पादित फोटॉन श्रृंखला को मापकर हमने लगभग 50 प्रतिशत की दक्षता सिद्ध की है।
थॉमस कहा, "इसका मतलब है: रूबिडियम परमाणु पर लगभग हर सेकंड" एक बटन का धक्का "एक प्रयोग करने योग्य प्रकाश कण वितरित करता है - पिछले प्रयोगों में प्राप्त की तुलना में कहीं अधिक।"
निर्देशक गेरहार्ड रेम्पे ने कहा, "कुल मिलाकर, हमारा काम स्केलेबल, माप-आधारित के मार्ग पर लंबे समय से चली आ रही बाधा को दूर करता है क्वांटम कम्प्यूटिंग".
MPQ के शोधकर्ता एक और बाधा से छुटकारा पाना चाहते हैं। उदाहरण के लिए, जटिल कंप्यूटर संचालन के लिए गुंजयमान यंत्र में फोटॉन स्रोतों के रूप में दो परमाणुओं की आवश्यकता होगी। क्वांटम भौतिकविदों के अनुसार, द्वि-आयामी क्लस्टर अवस्था है।
फिलिप थॉमस ने कहा, "हम पहले से ही इस कार्य से निपटने पर काम कर रहे हैं।"
जर्नल संदर्भ:
- थॉमस, पी., रूसियो, एल., मोरिन, ओ. एट अल। एक परमाणु से उलझे हुए मल्टीफ़ोटो ग्राफ राज्यों की कुशल पीढ़ी। प्रकृति 608, 677–681 (2022)। डीओआई: 10.1038/s41586-022-04987-5
