NTT ریسرچ PHI لیب کے سائنسدانوں نے 2D سیمی کنڈکٹرز میں Excitons کا کوانٹم کنٹرول حاصل کیا - ہائی پرفارمنس کمپیوٹنگ نیوز تجزیہ | HPC کے اندر

سنی ویل، کیلیفورنیا – 26 مارچ 2024 – NTT ریسرچ، Inc.NTT کے ایک ڈویژن (TYO:9432) نے آج اعلان کیا کہ اس کے سائنسدانوں نے فزکس اینڈ انفارمیٹکس (PHI) لیب دو جہتی (2D) سیمی کنڈکٹرز میں ایکسائٹن ویو فنکشنز کا کوانٹم کنٹرول حاصل کر لیا ہے۔ میں شائع ہونے والے ایک مضمون میں سائنس ایڈوانسزپی ایچ آئی لیب ریسرچ سائنٹسٹ تھیباولٹ چیروی اور ای ٹی ایچ زیورخ کے پروفیسر پونیت مورتی کی قیادت میں ایک ٹیم نے مختلف جیومیٹریوں بشمول کوانٹم ڈاٹس میں ایکزٹون کو پھنسانے میں اپنی کامیابی کا دستاویزی ثبوت پیش کیا اور ان کو توسیع پذیر صفوں پر خود مختار توانائی کی مطابقت حاصل کرنے کے لیے کنٹرول کیا۔

یہ پیش رفت PHI لیب میں ETH زیورخ، سٹینفورڈ یونیورسٹی، اور جاپان میں نیشنل انسٹی ٹیوٹ فار میٹریلز سائنس کے سائنسدانوں کے تعاون سے حاصل کی گئی۔ Excitons، جو اس وقت بنتے ہیں جب کوئی مواد فوٹون کو جذب کرتا ہے، روشنی کی کٹائی اور جنریشن سے لے کر کوانٹم انفارمیشن پروسیسنگ تک کی ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہیں۔ تاہم، ان کی کوانٹم مکینیکل حالت پر ٹھیک کنٹرول حاصل کرنا موجودہ من گھڑت تکنیکوں میں محدود ہونے کی وجہ سے توسیع پذیری کے مسائل سے دوچار ہے۔ خاص طور پر، کوانٹم ڈاٹس کی پوزیشن اور توانائی پر کنٹرول کوانٹم ایپلی کیشنز کی طرف بڑھنے میں ایک بڑی رکاوٹ رہا ہے۔ یہ نیا کام آپٹو الیکٹرانک آلات اور کوانٹم نان لائنر آپٹکس کے مضمرات کے ساتھ نینو میٹر پیمانے پر انجینئرنگ ایکسائٹن ڈائنامکس اور تعاملات کے امکانات کو کھولتا ہے۔

 کوانٹم نقطے، جن کی دریافت اور ترکیب کو a میں تسلیم کیا گیا تھا۔ 2023 کا نوبل انعاماگلی نسل کے ویڈیو ڈسپلے، بائیولوجیکل مارکر، کرپٹوگرافک اسکیموں اور دیگر جگہوں پر پہلے ہی تعینات کیا جا چکا ہے۔ کوانٹم آپٹیکل کمپیوٹنگ کے لیے ان کا اطلاق، PHI لیب کے تحقیقی ایجنڈے کا ایک فوکس، تاہم، اب تک بہت چھوٹے پیمانے کے نظاموں تک محدود ہے۔ آج کے ڈیجیٹل کمپیوٹرز کے برعکس جو کہ کیپسیٹرز کا استعمال کرتے ہوئے بولین منطق کو انجام دیتے ہیں یا تو الیکٹرانوں کو روکتے ہیں یا انہیں بہنے دیتے ہیں، آپٹیکل کمپیوٹنگ کو اس چیلنج کا سامنا ہے: فوٹون فطرت کے لحاظ سے، ایک دوسرے کے ساتھ تعامل نہیں کرتے ہیں۔

اگرچہ یہ فیچر آپٹیکل کمیونیکیشن کے لیے مفید ہے، لیکن یہ کمپیوٹیشنل ایپلی کیشنز کو سختی سے محدود کرتا ہے۔ نان لائنر آپٹیکل مواد ایک نقطہ نظر پیش کرتے ہیں، فوٹوونک تصادم کو فعال کرکے جسے منطق کے وسائل کے طور پر استعمال کیا جاسکتا ہے۔ (PHI لیب میں ایک اور گروپ ایسے ہی ایک مواد پر توجہ مرکوز کر رہا ہے، پتلی فلم لیتھیم نائوبیٹ۔) چیروی کی قیادت میں ٹیم زیادہ بنیادی سطح پر کام کر رہی ہے۔ انہوں نے کہا ، "ہم جس سوال پر توجہ دیتے ہیں وہ بنیادی طور پر یہ ہے کہ آپ اسے کس حد تک آگے بڑھا سکتے ہیں۔" "اگر آپ کے پاس ایسا نظام ہوتا جہاں تعاملات یا غیر خطوطیت اتنی مضبوط ہوتی کہ سسٹم میں موجود ایک فوٹون دوسرے فوٹون کے گزرنے کو روک دے، تو یہ ایک کوانٹم ذرات کی سطح پر ایک منطقی آپریشن کی طرح ہوگا، جو آپ کو اس میں ڈالتا ہے۔ کوانٹم انفارمیشن پروسیسنگ کا دائرہ۔ یہ وہی ہے جسے ہم نے حاصل کرنے کی کوشش کی، روشنی کو محدود جوش و خروش کی حالتوں میں پھنسایا۔

 قلیل مدتی excitons میں جزوی برقی چارجز ہوتے ہیں (ایک الیکٹران اور ایک الیکٹران ہول) جو انہیں فوٹون کے درمیان تعامل کا اچھا ثالث بناتا ہے۔ ہیٹرسٹرکچر ڈیوائسز پر ایکزٹون کی حرکت کو کنٹرول کرنے کے لیے الیکٹرک فیلڈز لگانا جس میں 2D سیمی کنڈکٹر فلیک (0.7 نینو میٹر یا تین ایٹم موٹا)، چیروی، مورتی، وغیرہ۔ کنٹینمنٹ کے مختلف جیومیٹریوں کا مظاہرہ کریں، جیسے کوانٹم ڈاٹس اور کوانٹم رِنگز۔ سب سے نمایاں طور پر، یہ کنٹینمنٹ سائٹس قابل کنٹرول پوزیشنوں اور ٹیون ایبل توانائیوں پر بنتی ہیں۔ "اس مقالے کی تکنیک سے پتہ چلتا ہے کہ آپ فیصلہ کر سکتے ہیں۔ کہاں تم exciton پھنس جائے گا، لیکن یہ بھی جس توانائی پر یہ پھنس جائے گا،" چیروی نے کہا۔

 اسکیل ایبلٹی ایک اور پیش رفت ہے۔ "آپ ایک ایسا فن تعمیر چاہتے ہیں جو سیکڑوں سائٹوں تک پھیلے،" چیروی نے کہا۔ "یہی وجہ ہے کہ یہ حقیقت ہے کہ یہ برقی طور پر قابل کنٹرول ہے، کیونکہ ہم بڑے پیمانے پر وولٹیج کو کنٹرول کرنے کا طریقہ جانتے ہیں۔ مثال کے طور پر، CMOS ٹیکنالوجیز اربوں ٹرانجسٹروں پر گیٹ وولٹیج کو کنٹرول کرنے میں بہت اچھی ہیں۔ اور ہمارا فن تعمیر فطرت میں ٹرانزسٹر سے مختلف نہیں ہے - ہم صرف ایک چھوٹے سے جنکشن پر وولٹیج کی ایک اچھی طرح سے متعین صلاحیت رکھ رہے ہیں۔"

 محققین کا خیال ہے کہ ان کا کام نہ صرف مستقبل کی تکنیکی ایپلی کیشنز کے لیے بلکہ بنیادی طبیعیات کے لیے بھی کئی نئی سمتیں کھولتا ہے۔ "ہم نے کوانٹم ڈاٹس اور رِنگز کو برقی طور پر بیان کرنے میں اپنی تکنیک کی استعداد کا مظاہرہ کیا ہے،" جینی ہو، پرائمری شریک مصنف اور سٹینفورڈ یونیورسٹی پی ایچ ڈی نے کہا۔ طالب علم (میں پروفیسر ٹونی ہینز کا ریسرچ گروپ)۔ "یہ ہمیں نانوسکل پر سیمی کنڈکٹر کی خصوصیات پر ایک بے مثال سطح کا کنٹرول فراہم کرتا ہے۔ اگلا مرحلہ ان ڈھانچے سے خارج ہونے والی روشنی کی نوعیت کی گہرائی سے تحقیق کرنا اور اس طرح کے ڈھانچے کو جدید فوٹوونکس فن تعمیر میں ضم کرنے کے طریقے تلاش کرنا ہوگا۔

 نیم ذرات اور غیر لکیری مواد میں تحقیق کرنے کے علاوہ، پی ایچ آئی لیب کے سائنس دان مربوط اسنگ مشین (سی آئی ایم) کے ارد گرد کام میں مصروف ہیں، جو آپٹیکل پیرامیٹرک آسکیلیٹرس کا ایک نیٹ ورک ہے جو اسنگ ماڈل میں میپ کیے گئے مسائل کو حل کرنے کے لیے پروگرام کیا گیا ہے۔ پی ایچ آئی لیب کے سائنسدان نئے کمپیوٹیشنل فریم ورک سے مطابقت کے لیے نیورو سائنس کو بھی تلاش کر رہے ہیں۔ اس مہتواکانکشی ایجنڈے کے تعاقب میں، پی ایچ آئی لیب نے کیلیفورنیا انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی (کالٹیک)، کارنیل یونیورسٹی، ہارورڈ یونیورسٹی، میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی (MIT)، نوٹری ڈیم یونیورسٹی، اسٹینفورڈ یونیورسٹی، سوین برن یونیورسٹی آف ٹیکنالوجی کے ساتھ مشترکہ تحقیقی معاہدے کیے ہیں۔ ، ٹوکیو انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی اور یونیورسٹی آف مشی گن۔ پی ایچ آئی لیب نے سیلیکون ویلی میں ناسا ایمز ریسرچ سینٹر کے ساتھ ایک مشترکہ تحقیقی معاہدہ بھی کیا ہے۔

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://insidehpc.com/2024/03/ntt-research-phi-lab-scientists-achieve-quantum-control-of-excitons-in-2d-semiconductors/