अप्रभेद्य फोटॉनों के एक नमूने में, वे कितने अप्रभेद्य हैं? वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने अब इस प्रश्न का उत्तर मल्टी-फोटॉन अभेद्यता का पहला सटीक माप करके दिया है। इंटरकनेक्टेड वेवगाइड्स पर आधारित एक अभिनव प्रकार के ऑप्टिकल इंटरफेरोमीटर का उपयोग करते हुए, टीम ने दिखाया कि क्वांटम ऑप्टिक्स प्रयोगों में सिंगल-फोटॉन स्रोतों के प्रदर्शन और मल्टी-फोटॉन राज्यों की पीढ़ी दोनों की जांच करना संभव है - एक उपलब्धि टीम सदस्य एंड्रिया क्रिस्पी "क्वांटम ऑप्टिक्स प्रयोगकर्ता के टूलबॉक्स में एक अतिरिक्त तत्व" जोड़ने के रूप में वर्णन करता है।
शास्त्रीय भौतिकी द्वारा शासित रोजमर्रा की दुनिया में, हम हमेशा यह बताने के तरीके खोज सकते हैं कि कौन सी मैक्रोस्कोपिक वस्तु कौन सी है, भले ही कई वस्तुएं सतही रूप से समान दिखती हों। क्वांटम दुनिया में, हालांकि, कण गहरे अर्थों में समान हो सकते हैं, क्रिस्पी, एक भौतिक विज्ञानी बताते हैं मिलान, इटली के पॉलिटेक्निक विश्वविद्यालय. इससे एक कण को दूसरे से अलग करना वास्तव में असंभव हो जाता है और हस्तक्षेप जैसे लहर-जैसे व्यवहारों की ओर जाता है।
ये असामान्य व्यवहार समान फोटोन को ऑप्टिकल क्वांटम प्रौद्योगिकियों में एक महत्वपूर्ण संसाधन बनाते हैं। क्वांटम कंप्यूटिंग में, उदाहरण के लिए, वे गणना करने के लिए उपयोग किए जाने वाले क्वाबिट्स या क्वांटम बिट्स का आधार बनाते हैं। क्वांटम संचार में, उनका उपयोग बड़े पैमाने पर क्वांटम नेटवर्क पर सूचना भेजने के लिए किया जाता है।
वास्तविक अभेद्यता साबित करना
यह जांचने के लिए कि क्या दो फोटॉन अप्रभेद्य हैं, शोधकर्ता आमतौर पर उन्हें एक इंटरफेरोमीटर के माध्यम से भेजते हैं जिसमें दो चैनल, या वेवगाइड इतने करीब होते हैं कि प्रत्येक फोटॉन उनमें से किसी एक से गुजर सकता है। यदि दो फोटॉन पूरी तरह से अप्रभेद्य हैं, तो वे हमेशा एक ही वेवगाइड में एक साथ समाप्त होते हैं। हालाँकि, इस तकनीक का उपयोग फोटॉन के बड़े सेट के लिए नहीं किया जा सकता है, क्योंकि भले ही इसे सभी संभव दो-फोटॉन संयोजनों के लिए दोहराया गया हो, फिर भी यह मल्टी-फोटॉन सेट को पूरी तरह से चित्रित करने के लिए पर्याप्त नहीं होगा। यही कारण है कि "वास्तविक अप्रभेद्यता" - एक पैरामीटर जो यह निर्धारित करता है कि फोटॉन का एक सेट इस आदर्श, समान स्थिति के कितने करीब है - कई फोटॉनों के लिए मापना इतना मुश्किल है।
नए काम में, मिलान और के शोधकर्ता रोम विश्वविद्यालय "ला Sapienza" इटली में; इतालवी अनुसंधान परिषद; नैनोसाइंसेस और नैनोटेक्नोलॉजी का केंद्र पलासेउ, फ्रांस में; और फोटोनिक क्वांटम कंप्यूटिंग फर्म क्वांडेला चार फोटॉनों के लिए एक "अविभाज्यता परीक्षण" का निर्माण किया। उनकी प्रणाली में एक ग्लास स्लैब शामिल था जिसमें उन्होंने लेजर-लेखन तकनीक का उपयोग करके आठ वेवगाइड अंकित किए थे। सेमीकंडक्टर क्वांटम डॉट स्रोत का उपयोग करते हुए, उन्होंने बार-बार फोटॉनों को वेवगाइड्स में भेजा, फिर रिकॉर्ड किया कि कौन से फोटॉन के साथ कब्जा कर लिया गया था।
इसके बाद, उन्होंने एक वेवगाइड्स को गर्म करने के लिए एक माइक्रोहेटर का इस्तेमाल किया जिसमें एक फोटॉन था। तापमान में वृद्धि ने वेवगाइड के अपवर्तक सूचकांक को बदल दिया, फोटॉन के ऑप्टिकल चरण में बदलाव को प्रेरित किया और हस्तक्षेप प्रभावों के कारण इसे सात वेवगाइड्स में से एक में कूदने का कारण बना।
प्रयोग ने दिखाया कि वेवगाइड्स के बीच दोलनों के आयाम का उपयोग वास्तविक अभेद्यता पैरामीटर को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, जो 0 और 1 के बीच की संख्या है (1 के साथ पूरी तरह से समान फोटॉन के अनुरूप)। अपने प्रयोग में, उन्होंने 0.8 की अप्रभेद्यता की गणना की।
"के मामले में n फोटॉन, वास्तविक अविभाज्यता की अवधारणा सबसे प्रामाणिक तरीके से निर्धारित करती है कि इन कणों को अलग करना कितना असंभव है और यह सामूहिक क्वांटम हस्तक्षेप प्रभाव के उच्चारण से संबंधित है, ”क्रेस्पी बताते हैं। "इस मात्रा को मापने की हमारी तकनीक एक नए प्रकार के इंटरफेरोमीटर पर आधारित है, जो इसके आउटपुट पर, असामान्य हस्तक्षेप प्रभाव देने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो पूर्ण सेट की सामूहिक वास्तविक अविभाज्यता को 'डिस्टिल' करता है। n आंशिक उपसमुच्चय की अप्रभेद्यता के संबंध में फोटॉन।
क्वांटम ऑप्टिक्स के लिए उपकरण
जबकि तकनीक चार से अधिक फोटॉनों के साथ काम कर सकती है, अविभाज्यता के लिए विविधताओं को देखने के लिए आवश्यक मापों की संख्या फोटॉन की संख्या के साथ तेजी से बढ़ जाती है। इसलिए यह 100 फोटॉन या उससे अधिक के लिए व्यावहारिक नहीं होगा, जो भविष्य के ऑप्टिकल कंप्यूटर के लिए आवश्यक संभावित संख्या है। उस ने कहा, क्रेस्पी का कहना है कि इसका उपयोग क्वांटम ऑप्टिक्स प्रयोगों में किया जा सकता है जिसमें वैज्ञानिकों को यह जानने की जरूरत है कि फोटॉन अप्रभेद्य हैं या नहीं।
हस्तक्षेप दीवार एकल फोटॉनों को पकड़ती है
"वास्तविक अप्रभेद्यता एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो एक बहु-फोटोन स्रोत की गुणवत्ता के बारे में जानकारी प्रदान करता है और यह निर्धारित करता है कि ये कैसे n फोटॉन का उपयोग जटिल सूचना राज्यों में किया जा सकता है," वह बताता है भौतिकी की दुनिया. "विश्वसनीय प्रौद्योगिकियों को विकसित करने के लिए जो क्वांटम सूचना प्रक्रिया और हस्तांतरण के लिए मात्रात्मक लाभ प्रदर्शित करते हैं, न केवल अच्छे स्रोतों को विकसित करना महत्वपूर्ण है बल्कि इन संसाधनों की गुणवत्ता को चिह्नित करने और मापने के तरीकों को विकसित करना भी महत्वपूर्ण है।"
टीम के सदस्य सारा थॉमस, जो अब क्वांटम ऑप्टिक्स में पोस्टडॉक हैं इंपीरियल कॉलेज लंदन, यूके, का कहना है कि विधि का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है कि बोसोन सैंपलिंग जैसे प्रयोगों के लिए संसाधन की स्थिति कितनी अच्छी है। वह कहती हैं, "इस तरह का लक्षण वर्णन उपकरण मल्टी-फोटॉन राज्यों के निर्माण में मौजूदा सीमाओं और क्वांटम हस्तक्षेप पर पड़ने वाले प्रभाव को समझने में उपयोगी होगा, और इसलिए संभावित रूप से इन संसाधन राज्यों में सुधार की दिशा में मार्ग खोजेगा।"
शोधकर्ताओं के अनुसार, उनका अभिनव उपकरण उन्हें अजीबोगरीब हस्तक्षेप प्रभावों का सीधे निरीक्षण करने की अनुमति देता है जो फोटोनिक्स से परे भी बहु-कण क्वांटम हस्तक्षेप पर मौलिक अनुसंधान के लिए नए रास्ते खोल सकता है। थॉमस ने खुलासा किया, "हम क्वांटम मेट्रोलॉजी में इन प्रभावों के प्रभावों का पता लगा सकते हैं - यानी क्वांटम-सक्षम प्रभावों के माध्यम से भौतिक मात्रा के बढ़ते अनुमान के लिए।"
वर्तमान कार्य विस्तृत है शारीरिक समीक्षा एक्स.
