वर्तमान संचार प्रौद्योगिकी की नींव प्रकाश और ध्वनि तरंगों से बनी है। जबकि अर्धचालकों पर नैनोस्केल ध्वनि तरंगें वायरलेस ट्रांसमिशन के लिए गीगाहर्ट्ज़ आवृत्तियों पर संकेतों को संसाधित करती हैं, लेजर प्रकाश के साथ ग्लास फाइबर वर्ल्ड वाइड वेब बनाते हैं।
भविष्य के लिए सबसे महत्वपूर्ण प्रश्नों में से एक यह है कि इन तकनीकों को सुरक्षित (यानी, टैप-मुक्त) बनाने के लिए क्वांटम सिस्टम तक कैसे बढ़ाया जा सकता है। क्वांटम संचार नेटवर्क।
क्वांटम प्रौद्योगिकियों के विकास में प्रकाश क्वांटा या फोटॉन एक बहुत ही केंद्रीय भूमिका निभाते हैं।
वालेंसिया, मुंस्टर, ऑग्सबर्ग, बर्लिन और म्यूनिख के जर्मन और स्पेनिश वैज्ञानिकों की एक टीम ने व्यक्तिगत प्रकाश क्वांटा को बेहद उच्च स्तर की सटीकता से सफलतापूर्वक नियंत्रित किया है। उनका अध्ययन व्यक्ति को बदलने के लिए ध्वनि तरंग का उपयोग करता है फोटॉनों गीगाहर्ट्ज़ आवृत्तियों पर दो आउटपुट के बीच एक चिप पर।
यह पहली बार है कि वैज्ञानिकों ने एक नई विधि का प्रदर्शन किया है जिसका उपयोग ध्वनिक क्वांटम प्रौद्योगिकियों या जटिल एकीकृत फोटोनिक नेटवर्क के लिए किया जा सकता है।
भौतिक विज्ञानी प्रो. ह्यूबर्ट क्रैनर, जो इस अध्ययन के प्रमुख हैं हैम्बर्ग और ऑग्सबर्ग ने कहा, “हमारी टीम अब एक थंबनेल के आकार की चिप पर अलग-अलग फोटॉन उत्पन्न करने और फिर उन्हें अभूतपूर्व सटीकता के साथ नियंत्रित करने में सफल रही है, जिसे सटीक रूप से क्लॉक किया गया है Soundwaves".
डॉ. मौरिसियो डी लीमा, जो वालेंसिया विश्वविद्यालय में शोध करते हैं और वहां किए जा रहे कार्यों का समन्वय करते हैं, कहते हैं, “पारंपरिक लेजर प्रकाश के संबंध में हमारी चिप का कार्यात्मक सिद्धांत हमें ज्ञात था, लेकिन अब, प्रकाश क्वांटा का उपयोग करके, हम लंबे समय से अपेक्षित सफलता हासिल करने में सफल रहे हैं क्वांटम प्रौद्योगिकियाँ".
अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने प्रकाश क्वांटा - तथाकथित वेवगाइड्स के लिए सूक्ष्म 'संचालन पथ' वाली एक चिप बनाई। ये मानव बाल से लगभग 30 गुना पतले होते हैं। चिप में तथाकथित क्वांटम प्रकाश स्रोत भी शामिल हैं क्वांटम डॉट्स.
मुंस्टर विश्वविद्यालय के डॉ. मैथियास वीस ने ऑप्टिकल प्रयोग किए और कहा: “ये क्वांटम बिंदु, आकार में केवल कुछ नैनोमीटर, उत्सर्जित होने वाले वेवगाइड के अंदर द्वीप हैं प्रकाश व्यक्तिगत फोटॉन के रूप में. क्वांटम डॉट्स हमारी चिप में शामिल हैं, इसलिए हमें किसी अन्य स्रोत के माध्यम से व्यक्तिगत फोटॉन उत्पन्न करने के लिए जटिल तरीकों का उपयोग नहीं करना पड़ता है।
डॉ. डोमिनिक बुहलर, जिन्होंने अपनी पीएच.डी. के भाग के रूप में क्वांटम चिप्स को डिज़ाइन किया था। वालेंसिया विश्वविद्यालय में, बताते हैं कि तकनीक कितनी तेज़ है: "नैनोस्केल साउंडवेव्स का उपयोग करके, हम वेवगाइड्स में उनके प्रसार के दौरान अभूतपूर्व गति से दो आउटपुट के बीच चिप पर फोटॉन को सीधे आगे और पीछे स्विच कर सकते हैं।"
डॉ. मौरिसियो डी लीमा ने भविष्य की दृष्टि से कहा, "हम पहले से ही अपनी चिप को बढ़ाने के लिए पूरी तरह से काम कर रहे हैं ताकि हम फोटॉनों की क्वांटम स्थिति को अपनी इच्छानुसार प्रोग्राम कर सकें या चार या अधिक आउटपुट के बीच विभिन्न रंगों के साथ कई फोटॉनों को नियंत्रित कर सकें।"
प्रो. ह्यूबर्ट क्रैनर कहते हैं, "हम यहां उस अद्वितीय शक्ति से लाभान्वित होते हैं जो हमारे नैनोस्केल साउंडवेव्स में है: चूंकि ये तरंगें चिप की सतह पर लगभग हानि-मुक्त रूप से फैलती हैं, हम केवल एक ही तरंग के साथ लगभग उतने ही वेवगाइड्स को बड़े करीने से नियंत्रित कर सकते हैं जितना हम चाहते हैं - और एक अत्यंत तक परिशुद्धता की उच्च डिग्री।”
जर्नल संदर्भ:
- डोमिनिक डी. बुहलर, मैथियास वीस, एंटोनियो क्रेस्पो-पोवेडा, एमिलीन डीएस निस्टेन, जोनाथन जे. फिनले, काई मुलर, पाउलो वी. सैंटोस, मौरिसियो एम. डी लीमा जूनियर, एचजे क्रैनर (2022): ऑन-चिप पीढ़ी और गतिशील एकल फोटॉन का पीजो-ऑप्टोमैकेनिकल रोटेशन। नेचर कम्युनिकेशंस 13, डीओआई: 10.1038/s41467-022-34372-9
