فوٹوونک ڈیوائسز اور سسٹمز کی تیز رفتار ترقی کے باوجود، آن چپ انفارمیشن ٹیکنالوجیز زیادہ تر دو سطحی سسٹمز تک محدود ہیں کیونکہ سخت ضرورت کو پورا کرنے کے لیے کافی ری کنفیگرایبلٹی کی کمی ہے۔ جہتوں کو بڑھانے کے لیے حال ہی میں ابھرنے والے ویکٹر لیزرز اور مائیکرو کیویٹیز کے لیے وقف وسیع کوششوں کے باوجود، مطالبہ پر روشنی کی متنوع، اعلیٰ جہتی سپرپوزیشن ریاستوں کو فعال طور پر ٹیون کرنا ایک چیلنج ہے۔
سائنسدانوں سے پین انجینئرنگ نے ایک ہائپر ڈائمینشنل، اسپن مدار مائیکرو لیزر چپ بنائی ہے جو موجودہ کی حفاظت اور مضبوطی کو پیچھے چھوڑ دیتی ہے۔ کوانٹم مواصلات ہارڈ ویئر ان کا سسٹم مواصلت کے لیے "قوڈیٹس" کا استعمال کرتا ہے، جس سے پہلے کے آن چپ لیزرز کی کوانٹم انفارمیشن اسپیس دوگنا ہو جاتی ہے۔
اعلی درجے کے کوانٹم آلات استعمال کرتے ہیں۔ کوئٹہ، ڈیجیٹل معلومات کی اکائیاں جو بیک وقت 1 اور 0 دونوں ہونے کی صلاحیت رکھتی ہیں۔ کوانٹم میکانکس میں، بیک وقت کی اس حالت کو "سپرپوزیشن" کہا جاتا ہے۔ ان اضافی جہتوں کو سگنل کرنے کے لیے دو سطحوں سے زیادہ سپرپوزیشن کی حالت میں کوانٹم بٹ کو qudit کہا جاتا ہے۔
نئی ڈیوائس میں چار درجے کے قوڈیٹس استعمال کیے گئے ہیں جو اہم پیشرفت کو قابل بناتے ہیں۔ کوانٹم خفیہ نگاری. مزید یہ کہ ڈیوائس سپرپوزیشن کے چار درجے پیش کرتی ہے اور طول و عرض میں مزید اضافے کا دروازہ کھولتی ہے۔
میٹریل سائنس اینڈ انجینئرنگ (MSE) کے پوسٹ ڈاکٹریٹ فیلو زیفینگ ژانگ نے کہا، "سب سے بڑا چیلنج معیاری سیٹ اپ کی پیچیدگی اور غیر توسیع پذیری تھا۔ ہم پہلے ہی جانتے تھے کہ ان چار سطحی نظاموں کو کیسے بنایا جائے، لیکن اس کے لیے ایک لیب اور بہت سے مختلف آپٹیکل ٹولز کی ضرورت تھی تاکہ طول و عرض میں اضافے سے منسلک تمام پیرامیٹرز کو کنٹرول کیا جا سکے۔ ہمارا مقصد اسے ایک ہی چپ پر حاصل کرنا تھا۔ اور بالکل وہی جو ہم نے کیا۔"
ہائپر ڈائمینشنل اسپن مدار مائیکرو لیزر گروپ کے ماضی کے کام کو ورٹیکس مائیکرو لیزر کے ساتھ آگے بڑھاتا ہے، جو فوٹونز کے مداری کونیی مومینٹم (OAM) کو حساس طور پر منظم کرتا ہے۔ حالیہ ڈیوائس نے لیزر کی سابقہ صلاحیتوں میں فوٹوونک اسپن پر کنٹرول کا اضافہ کیا ہے۔
کنٹرول کی یہ اضافی سطح — جوڑ توڑ کرنے اور OAM اور اسپن کو جوڑنے کے قابل ہونا — وہ پیش رفت ہے جس نے انہیں چار سطحی نظام حاصل کرنے کی اجازت دی۔
ٹیم کے کام کی اہم تجرباتی کامیابی ان تمام پیرامیٹرز کا بیک وقت کنٹرول ہے جو مربوط فوٹوونکس میں کوڈٹ کی تخلیق کو روک رہے تھے۔
ای ایس ای پی ایچ ڈی طالب علم ہاوکی ژاؤ نے کہا، "ہمارے فوٹون کی کوانٹم حالتوں کے بارے میں سوچیں کیونکہ دو سیارے ایک دوسرے کے اوپر کھڑے ہیں۔ اس سے پہلے، ہمارے پاس صرف ان سیاروں کے عرض بلد کے بارے میں معلومات تھیں۔ اس کے ساتھ، ہم زیادہ سے زیادہ دو سطحیں بنا سکتے ہیں۔ superposition کے. ہمارے پاس اتنی معلومات نہیں تھیں کہ انہیں چار میں ڈھیر کر سکیں۔ اب، ہمارے پاس طول البلد بھی ہے۔ یہ وہ معلومات ہے جس کی ہمیں فوٹونز کو جوڑے طریقے سے جوڑ کر اور جہتی اضافہ حاصل کرنے کے لیے درکار ہے۔ ہم ہر ایک کو مربوط کرتے ہیں۔ سیارے کی گردش اور دونوں سیاروں کو ایک دوسرے کے تزویراتی تعلق میں گھومنا اور پکڑنا۔
لیانگ فینگ، شعبہ مواد سائنس اور انجینئرنگ (MSE) میں پروفیسر، نے کہا, "اس بات پر بہت زیادہ تشویش ہے کہ ریاضی کی خفیہ کاری، چاہے کتنی ہی پیچیدہ کیوں نہ ہو، کم سے کم موثر ہوتی جائے گی کیونکہ ہم کمپیوٹنگ ٹیکنالوجیز میں اتنی تیزی سے ترقی کر رہے ہیں۔ کوانٹم کمیونیکیشن کا ریاضیاتی رکاوٹوں کے بجائے جسمانی پر انحصار اسے مستقبل کے ان خطرات سے محفوظ بناتا ہے۔ یہ پہلے سے کہیں زیادہ اہم ہے کہ ہم کوانٹم کمیونیکیشن ٹیکنالوجیز کو تیار اور بہتر کرتے رہیں۔"
جرنل حوالہ:
- Zhang, Z., Zhao, H., Wu, S. et al. چار جہتی ہلبرٹ اسپیس میں اسپن مدار مائکرو لیزر کا اخراج۔ فطرت، قدرت (2022)۔ ڈی او آئی: 10.1038 / S41586-022-05339-Z
