فوٹون کی پابند ریاستیں 'کوانٹم لائٹ' کے ہیرا پھیری کی راہ ہموار کرتی ہیں۔

محققین نے انفرادی فوٹونز اور پابند فوٹون کے ایک جوڑے کا مشاہدہ کرنے میں کامیابی حاصل کی ہے جو ایک واحد کوانٹم ڈاٹ کے ساتھ مختلف طریقے سے تعامل کرتے ہیں۔ یہ کارنامہ غیر ملکی فوٹوونک ریاستوں کے ہیرا پھیری کی راہ ہموار کر سکتا ہے جس میں کوانٹم میں اضافہ شدہ پیمائش کی تکنیکوں، روشنی پر مبنی کوانٹم کمپیوٹنگ اور میٹرولوجی کے مضمرات ہیں۔

فوٹون کی ایک خصوصیت یہ ہے کہ وہ آسانی سے ایک دوسرے کے ساتھ تعامل نہیں کرتے ہیں۔ یہ خاصیت آپٹیکل ریشوں میں لمبی دوری کی کمیونیکیشن کے لیے ہلکی رفتار سے معلومات کی قریب تر تحریف سے پاک منتقلی کی اجازت دیتی ہے۔ بعض صورتوں میں، تاہم، محققین روشنی کو بات چیت کرنا چاہتے ہیں۔ انٹرفیرو میٹرز میں، مثال کے طور پر، وہ روشنی کی ایسی حالتیں پیدا کرنا چاہتے ہیں جو ان آلات کو زیادہ حساس بنا سکیں۔ اس کے لیے فوٹونز کے درمیان کچھ تعامل کی ضرورت ہوتی ہے۔

تعامل کرنے والے فوٹون پابند ریاستیں، کواسی پارٹیکلز بناتے ہیں جو تکنیکی طور پر اہم جسمانی عمل کو جنم دیتے ہیں جیسے محرک اخراج (لیزنگ)۔ تاہم اب تک ایسی ریاستوں کا براہ راست مشاہدہ نہیں کیا گیا تھا۔

مضبوط فوٹوون تعاملات کو دلانا

نئے کام میں، محققین نے طبیعیات کی قیادت کی سہند محمودیان کی سڈنی یونیورسٹی آسٹریلیا اور نتاشا ٹام سے باسل یونیورسٹی سوئٹزرلینڈ میں ان ریاستوں کا مشاہدہ انتہائی مدھم لیزر لائٹ (جس میں فوٹون کی کم تعداد ہوتی ہے) کی دالوں کو ایک سرکولیٹر کے ذریعے کوانٹم ڈاٹ کیویٹی سسٹم میں لے جا کر دیکھا۔ روشنی کو سرکولیٹر کے ذریعے بیک بکھرا اور ایک نام نہاد ہینبری براؤن-ٹوائس سیٹ اپ کی طرف ری ڈائریکٹ کیا جاتا ہے جس میں سنگل فوٹوون ڈیٹیکٹر ہیں جو اس لمحے کو ریکارڈ کرتے ہیں جس میں انفرادی فوٹون ان سے ٹکراتے ہیں۔

محمودیان بتاتے ہیں کہ دالوں کا تخمینہ صفر، ایک یا دو فوٹان ہونے کے طور پر لگایا جا سکتا ہے، لیکن ایک فوٹان ہونے کا امکان دو فوٹان سے بہت زیادہ ہے۔ "جب ہم نبض کے پیکٹ کی شدت کی پیمائش کرتے ہیں، تو اس پیمائش پر نبض کے ایک فوٹون حصے کا غلبہ ہوتا ہے کیونکہ دو فوٹون کا حصہ شدت میں بہت چھوٹا ہوتا ہے۔ ہم روشنی کے نام نہاد دوسرے آرڈر کے ارتباطی فعل کی پیمائش کرکے اس مسئلے پر قابو پاتے ہیں، جو ہمیں پتہ لگانے والوں پر بہت کم وقت کے فرق کے اندر دو فوٹون کے پہنچنے کے امکان کی پیمائش کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

دو فوٹون نے ایک فوٹون سے کم تاخیر کی۔

پیمائش کی تکنیک، جس میں تفصیل دی گئی ہے۔ فطرت طبیعیات، سنگل فوٹون کے لئے غیر حساس ہے لہذا یہ صرف نبض کے دو فوٹوون حصے کو ریکارڈ کرتا ہے۔ ان دو پیمائشوں کا موازنہ کرتے ہوئے، محققین نے مشاہدہ کیا کہ دو فوٹوون حالت میں ایک فوٹوون کی حالت سے کم تاخیر ہوئی تھی۔ وہ دو کے مقابلے میں ایک فوٹوون کے اپنے سسٹم کے ساتھ تعامل کرنے کے درمیان فرق کو دیکھنے کے قابل تھے کیونکہ انہوں نے جو آلہ بنایا ہے وہ فوٹوون کے درمیان اس طرح کے مضبوط تعامل کو جنم دیتا ہے۔ اس انتہائی مضبوط فوٹوون – فوٹون کے تعامل کے ساتھ، دو فوٹون مل کر دو فوٹوون کی پابند حالت بناتے ہیں۔

ٹام بتاتے ہیں، "ایک فوٹون کی پیمائش کرنے کے لیے، ہم اپنے سیٹ اپ میں صرف ایک ڈیٹیکٹر پر اس کے پہنچنے کے وقت کی پیمائش کرتے ہیں۔" "دو فوٹون کے درمیان ارتباط کی پیمائش کرنے کے لیے، ہم دو مختلف ڈیٹیکٹرز پر دو فوٹون کی آمد کے وقت کی پیمائش کرتے ہیں۔ اگر صرف ایک ہی فوٹون ہے، تو دو ڈٹیکٹروں میں سے صرف ایک 'کلکس' کرتا ہے، اور دوسرا نہیں، تو دونوں ڈیٹیکٹرز کے درمیان 'رابطہ' کالعدم ہے۔ یہی وجہ ہے کہ یہ پیمائش سنگل فوٹونز کے لیے غیر حساس ہے: ہم دو ڈیٹیکٹر استعمال کرتے ہیں۔ اگر صرف ایک فوٹون ہے تو صرف ایک ڈیٹیکٹر کلک کرتا ہے۔

محمودیان کا مزید کہنا ہے کہ "ایک فوٹان اور دو فوٹان کو کوانٹم ڈاٹ (جو بنیادی طور پر ایک مصنوعی ایٹم کی طرح برتاؤ کرتا ہے) کے ساتھ مختلف طریقے سے تعامل کرتے ہوئے دیکھنے کے قابل ہونے کا بنیادی مطلب یہ ہے کہ ہم صرف دو فوٹون کے ساتھ نان لائنر آپٹکس کر رہے ہیں۔" "یہ ظاہر کرتے ہوئے کہ ہم ایسی فوٹوون باؤنڈ ریاستوں کی شناخت اور جوڑ توڑ کر سکتے ہیں، ہم نے کوانٹم لائٹ کو عملی استعمال کے لیے استعمال کرنے کی طرف ایک اہم پہلا قدم اٹھایا ہے،" وہ بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا۔

غیر امتیازی فوٹان کتنے الگ الگ ہیں؟ نیا آپٹیکل انٹرفیرومیٹر اس پر ایک نمبر رکھتا ہے۔

محققین کے مطابق، روشنی کی ایسی کوانٹم حالتوں کو اصولی طور پر کم فوٹون کا استعمال کرتے ہوئے بہتر ریزولیوشن کے ساتھ زیادہ حساس پیمائش کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے - ایسی چیز جو حیاتیاتی مائیکروسکوپی میں ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہو سکتی ہے، جہاں زیادہ شدت والی روشنی نازک نمونوں کو نقصان پہنچا سکتی ہے اور جس میں مشاہدہ کیا جا رہا خصوصیات خاص طور پر چھوٹے ہیں.

"ہم نے جو پلیٹ فارم بنایا ہے وہ بہت لچکدار ہے،" محمودیان مزید کہتے ہیں۔ "یہ کوانٹم پیمانے پر روشنی اور مادے کے درمیان تقریباً ایک مثالی انٹرفیس ہے اور کوانٹم سے بہتر مواصلات، میٹرولوجی یا کمپیوٹیشن جیسے شعبوں میں اطلاق کے لیے مختلف قسم کی کوانٹم روشنی پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔"

مثال کے طور پر، اس طرح کا آلہ فوٹان کی خصوصی حالتوں کو محسوس کرنے کے لیے ایک عمارت کا بلاک فراہم کر سکتا ہے جو کہ "غلطی برداشت کرنے والے" کوانٹم کمپیوٹر بنانے کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں جو شور کے لیے مضبوط ہیں۔ "یہ ہماری مستقبل کی تحقیقی سمتوں میں سے ایک ہے۔"

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 ڈیٹا انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ایڈریین ایشلے کے ساتھ مستقبل کا نقشہ بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/photon-bound-states-pave-the-way-to-manipulation-of-quantum-light/