नियंत्रित करने योग्य कूपर जोड़ी विभाजक मांग पर उलझे हुए इलेक्ट्रॉनों को अलग कर सकता है - भौतिकी विश्व

नियंत्रित करने योग्य कूपर जोड़ी विभाजक मांग पर उलझे हुए इलेक्ट्रॉनों को अलग कर सकता है - भौतिकी विश्व

समय टिकट: 14 मार्च, 2024 9:00 पूर्वाह्न


योजनाबद्ध रूप से विभाजित कूपर जोड़े को दिखाया गया है, जो विपरीत दिशा में घूमने का संकेत देने वाले तीरों के साथ नीली गेंदों द्वारा दर्शाया गया है, जिसे एक (क्वांटम) कंप्यूटर में डाला जा रहा है
क्यूबिट सामग्री: एक आंकड़ा जो योजनाबद्ध रूप से दिखाता है कि विभाजित कूपर जोड़े को एक क्वांटम कंप्यूटर में कैसे फीड किया जा सकता है जो उलझे हुए इलेक्ट्रॉनों के साथ काम करता है। (सौजन्य: फ्रेड्रिक ब्रेंज)

उलझे हुए कण - यानी, क्वांटम अवस्था वाले कण जो उनके बीच की दूरी की परवाह किए बिना सहसंबद्ध रहते हैं - कई क्वांटम प्रौद्योगिकियों के लिए महत्वपूर्ण हैं। कूपर-जोड़ी स्प्लिटर्स नामक उपकरण, सिद्धांत रूप में, सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों के भीतर जोड़े गए इलेक्ट्रॉनों को अलग करके ऐसे उलझे हुए कणों को उत्पन्न कर सकते हैं, लेकिन इस प्रक्रिया को व्यावहारिक उपयोग के लिए बहुत यादृच्छिक और अनियंत्रित माना जाता था।

भौतिक विज्ञानी आल्टो विश्वविद्यालय फ़िनलैंड में अब एक सैद्धांतिक प्रस्ताव रखा गया है जो दर्शाता है कि इन इलेक्ट्रॉन जोड़े को, वास्तव में, सुपरकंडक्टिंग स्ट्रिप के दोनों ओर रखे गए क्वांटम डॉट्स पर समय-निर्भर वोल्टेज लागू करके मांग पर विभाजित किया जा सकता है। तकनीक, जो अलग-अलग इलेक्ट्रॉनों की उलझी हुई स्थिति को संरक्षित करती है, क्वांटम कंप्यूटरों के विकास में सहायता कर सकती है जो उलझे हुए इलेक्ट्रॉनों को क्वांटम बिट्स (क्यूबिट्स) के रूप में उपयोग करते हैं।

जब एक पारंपरिक सुपरकंडक्टिंग सामग्री को बहुत कम तापमान पर ठंडा किया जाता है, तो उसके भीतर के इलेक्ट्रॉन अपने पारस्परिक प्रतिकर्षण पर काबू पाते हैं और जोड़ी बनाते हैं। ये तथाकथित कूपर जोड़े बिना किसी प्रतिरोध के सामग्री के माध्यम से फैलते हैं। युग्मित इलेक्ट्रॉन स्वाभाविक रूप से उलझे हुए हैं, स्पिन के साथ जो विपरीत दिशाओं की ओर इशारा करते हैं। इन इलेक्ट्रॉन युग्मों को उनके उलझाव को संरक्षित करते हुए निकालना और अलग करना क्वांटम कंप्यूटिंग सहित कई अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी होगा, लेकिन ऐसा करना कोई आसान काम नहीं है।

नवीनतम कार्य में, जिसका विवरण दिया गया है शारीरिक समीक्षा बी, सिद्धांतकार के नेतृत्व में भौतिक विज्ञानी क्रिश्चियन फ्लिंड्ट कूपर जोड़ी स्प्लिटर को संचालित करने का एक नया तरीका प्रस्तावित करें। उनके डिज़ाइन में एक सुपरकंडक्टिंग स्ट्रिप होती है जिसमें दो इलेक्ट्रोड होते हैं और स्ट्रिप के दोनों ओर दो क्वांटम डॉट्स (अर्धचालक सामग्री के नैनो आकार के टुकड़े) से जुड़े होते हैं। जब इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज लगाया जाता है, तो सुपरकंडक्टर के भीतर कूपर-युग्मित इलेक्ट्रॉन सुपरकंडक्टिंग स्ट्रिप की नोक पर खींचे जाते हैं और अलग हो जाते हैं, प्रत्येक क्वांटम डॉट एक समय में एक अलग इलेक्ट्रॉन को समायोजित करता है। फिर इन अलग किए गए इलेक्ट्रॉनों को एक नैनोवायर के माध्यम से पारित किया जा सकता है।

समय पर निर्भर वोल्टेज

टीम के सेट-अप की कुंजी यह है कि पट्टी के एक तरफ इलेक्ट्रोड पर लागू वोल्टेज समय में भिन्न होता है जैसे कि प्रत्येक आवधिक दोलन के दौरान दो कूपर जोड़े विभाजित और बाहर निकल जाते हैं। फ्लिंड्ट बताते हैं, "अब तक के प्रयोगों में, लागू वोल्टेज को स्थिर रखा गया था।" "हमारे प्रस्ताव में, हम दिखाते हैं कि डिवाइस पर लागू समय-निर्भर वोल्टेज के साथ कूपर जोड़े के विभाजन को कैसे नियंत्रित किया जा सकता है।"

उनकी गणना के आधार पर, फ्लिंड्ट और सहकर्मियों का अनुमान है कि उनका कूपर-जोड़ी विभाजक गीगाहर्ट्ज़ रेंज में आवृत्ति पर उलझे हुए इलेक्ट्रॉनों को अलग कर सकता है। अधिकांश आधुनिक कंप्यूटर इस श्रेणी में घड़ी चक्र के साथ काम करते हैं, और कई क्वांटम प्रौद्योगिकियों के लिए उलझे हुए कणों का समान तेज़ स्रोत होना महत्वपूर्ण है। वास्तव में, कई स्प्लिटर्स को एक साथ मिलाने से क्वांटम कंप्यूटर का आधार बनाने में मदद मिल सकती है जो उलझे हुए इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करके संचालित होता है, टीम का कहना है।

प्रयोगवादियों को "बैटन उठाने" के लिए आमंत्रित किया गया

आल्टो भौतिकविदों ने अपना अध्ययन करने का निर्णय लिया क्योंकि उन्हें एहसास हुआ कि कूपर जोड़े के विभाजन को नियंत्रित करने की आवश्यकता थी। उनकी सबसे बड़ी चुनौती यह पता लगाना था कि समय के साथ वोल्टेज को कैसे बदला जाए ताकि कूपर जोड़े मांग पर विभाजित हो जाएं। आगे देखते हुए, वे सोचते हैं कि उनके प्रस्ताव को प्रयोगात्मक रूप से साकार करना संभव होना चाहिए और आशा है कि प्रयोगवादी "बैटन उठाएंगे"।

"यह जांचना भी दिलचस्प होगा कि हमारे ऑन-डिमांड कूपर जोड़ी स्प्लिटर को क्वांटम सूचना प्रसंस्करण विकसित करने के लिए एक बड़े क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में कैसे एकीकृत किया जा सकता है," फ्लिंड्ट बताते हैं। भौतिकी की दुनिया.

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