एक फोटॉन के साथ एक मुक्त इलेक्ट्रॉन का क्वांटम उलझाव जर्मनी और स्विटजरलैंड के शोधकर्ताओं द्वारा हासिल किया गया है। के नेतृत्व में टीम आर्मिन फीस्ट मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर मल्टीडिसिप्लिनरी साइंसेज में, एक नए प्रयोगात्मक सेटअप का उपयोग करके उपलब्धि हासिल की, जो फोटोनिक्स और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के तत्वों को जोड़ती है।
क्वांटम यांत्रिकी में उलझाव तब होता है जब दो या दो से अधिक कणों को एक एकल क्वांटम अवस्था द्वारा वर्णित किया जाता है - कणों को शास्त्रीय भौतिकी द्वारा अनुमत की तुलना में बहुत अधिक निकट संबंध देता है।
क्वांटम प्रौद्योगिकी के तेजी से बढ़ते क्षेत्र में, कणों के बीच उलझाव स्थापित करने की क्षमता अक्सर महत्वपूर्ण होती है। उलझाव का एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण अनुप्रयोग "हेराल्डिंग" है जिससे एक उलझे हुए जोड़े में एक कण का पता लगाना इंगित करता है कि दूसरा कण क्वांटम सर्किट में उपयोग के लिए उपलब्ध है।
हाइब्रिड जोड़े
उलझे हुए कणों को समान होने की आवश्यकता नहीं है, और हाइब्रिड क्वांटम प्रौद्योगिकियों का एक नया वर्ग उभर रहा है जो विभिन्न कणों - फोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के उलझे हुए जोड़े पर निर्भर करता है, उदाहरण के लिए। हालाँकि, संकर जोड़े को उलझाने के व्यावहारिक तरीके विकसित करना एक चुनौती बना हुआ है।
Feist और सहकर्मियों ने एक नया प्रयोगात्मक सेटअप बनाकर इस मुद्दे को संबोधित किया है जिसमें एक अंगूठी के आकार का ऑप्टिकल माइक्रोरेसोनेटर है जो एक फोटोनिक चिप पर रखा गया है। एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों का एक बीम भी बनाया, जो स्पर्शरेखा से रिंग तक जाता है। जैसे ही वे रिंग पास करते हैं, इलेक्ट्रॉन माइक्रोरेसोनेटर के अपवर्तक क्षेत्र के साथ बातचीत करते हैं। इसके परिणामस्वरूप रिंग के भीतर फोटॉन का निर्माण होता है। महत्वपूर्ण रूप से, इन नए फोटॉनों में से प्रत्येक बीम में एक इलेक्ट्रॉन के साथ उलझा हुआ है। फिर इन फोटॉनों को एक ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके रिंग से निकाला जाता है।
अपने सेटअप का परीक्षण करने के लिए, फीस्ट की टीम ने अलग-अलग डिटेक्टरों में इलेक्ट्रॉनों और उनके संबंधित फोटॉनों को एकत्र किया, फिर उनके क्वांटम राज्यों के बीच संयोग को मापा। जैसा कि उन्हें उम्मीद थी, डिटेक्टर ने पुष्टि की कि बातचीत प्रक्रिया के दौरान इलेक्ट्रॉन-फोटॉन जोड़े उलझ गए थे।
आसवन विधि फोटॉन की एक जोड़ी में क्वांटम उलझाव को मजबूत करती है
टीम को उम्मीद है कि उनकी तकनीक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में नवाचारों को प्रेरित कर सकती है। हेराल्डिंग के माध्यम से, यह शोधकर्ताओं को उलझे हुए फोटॉनों पर बातचीत के प्रभावों का अध्ययन करके इलेक्ट्रॉन बीम और परमाणु-पैमाने के नमूनों के बीच बातचीत की जांच करने की अनुमति दे सकता है। इन फोटॉनों को इलेक्ट्रॉनों की तुलना में सीधे मापना कहीं अधिक आसान होगा - और यह इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी की संवेदनशीलता और इमेजिंग क्षमताओं को बढ़ा सकता है।
अधिक व्यापक रूप से, उनका दृष्टिकोण मुक्त इलेक्ट्रॉनों को शामिल करने के लिए क्वांटम सूचना विज्ञान के टूलकिट का विस्तार कर सकता है - संभावित रूप से क्वांटम कंप्यूटिंग और संचार में नवाचारों के लिए नई संभावनाएं खोलना।
में अनुसंधान वर्णित है विज्ञान.
