جاپان میں محققین نے کمرے کے درجہ حرارت کوانٹم ایڈوانس کا اعلان کیا - اعلی کارکردگی کمپیوٹنگ نیوز تجزیہ | HPC کے اندر

ٹی یو ایس سے ایسوسی ایٹ پروفیسر مارک سڈگرو اور مسٹر کیتو شمیزو اور اوکیناوا انسٹی ٹیوٹ آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی گریجویٹ یونیورسٹی کے پروفیسر کائی نیموٹو بھی اس مطالعہ کا حصہ تھے۔ یہ نیا تیار کردہ سنگل فوٹون لائٹ سورس مہنگے کولنگ سسٹم کی ضرورت کو ختم کرتا ہے اور کوانٹم نیٹ ورکس کو زیادہ لاگت سے موثر اور قابل رسائی بنانے کی صلاحیت رکھتا ہے۔

سنگل فوٹوون ایمیٹرز کوانٹم میکانکی طور پر کوانٹم نیٹ ورکس میں نوڈس کے درمیان کوانٹم بٹس (یا کیوبٹس) کو جوڑتے ہیں۔ وہ عام طور پر انتہائی کم درجہ حرارت پر آپٹیکل ریشوں میں نایاب زمینی عناصر کو سرایت کر کے بنائے جاتے ہیں۔ اب، ٹوکیو یونیورسٹی آف سائنس کے ایسوسی ایٹ پروفیسر کاورو سناکا کی قیادت میں جاپان کے محققین نے کمرے کے درجہ حرارت پر ایک یٹربیئم ڈوپڈ آپٹیکل فائبر تیار کیا ہے۔ مہنگے کولنگ حل کی ضرورت سے گریز کرتے ہوئے، مجوزہ طریقہ فوٹوونک کوانٹم ایپلی کیشنز کے لیے ایک سرمایہ کاری مؤثر پلیٹ فارم پیش کرتا ہے۔

کوانٹم پر مبنی نظام کمپیوٹنگ اور کمیونیکیشن سسٹم کے لیے تیز کمپیوٹنگ اور مضبوط انکرپشن کا وعدہ کرتے ہیں۔ یہ سسٹم فائبر نیٹ ورکس پر بنائے جاسکتے ہیں جن میں باہم جڑے ہوئے نوڈس شامل ہوتے ہیں جو کیوبٹس اور سنگل فوٹوون جنریٹرز پر مشتمل ہوتے ہیں جو الجھے ہوئے فوٹوون جوڑے بناتے ہیں۔

اس سلسلے میں، نایاب زمین (RE) ایٹم اور ٹھوس ریاستی مواد میں آئن سنگل فوٹوون جنریٹر کے طور پر انتہائی امید افزا ہیں۔ یہ مواد فائبر نیٹ ورکس کے ساتھ مطابقت رکھتے ہیں اور طول موج کی ایک وسیع رینج میں فوٹوون خارج کرتے ہیں۔ ان کی وسیع اسپیکٹرل رینج کی وجہ سے، ان RE عناصر کے ساتھ ڈوپڈ آپٹیکل فائبر مختلف ایپلی کیشنز، جیسے فری اسپیس ٹیلی کمیونیکیشن، فائبر پر مبنی ٹیلی کمیونیکیشن، کوانٹم رینڈم نمبر جنریشن، اور ہائی ریزولوشن امیج تجزیہ میں استعمال پا سکتے ہیں۔ تاہم، اب تک، سنگل فوٹون روشنی کے ذرائع کو کرائیوجینک درجہ حرارت پر RE-doped کرسٹل لائن مواد کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا ہے، جو ان پر مبنی کوانٹم نیٹ ورکس کے عملی استعمال کو محدود کرتا ہے۔

ytterbium-doped آپٹیکل فائبر کو بنانے کے لیے، محققین نے تجارتی طور پر دستیاب ytterbium-doped فائبر کو ہیٹ اینڈ پل تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے ٹیپر کیا، جہاں فائبر کے ایک حصے کو گرم کیا جاتا ہے اور پھر اس کے قطر کو آہستہ آہستہ کم کرنے کے لیے تناؤ کے ساتھ کھینچا جاتا ہے۔

ٹیپرڈ فائبر کے اندر، انفرادی RE ایٹم جب لیزر کے ساتھ پرجوش ہوتے ہیں تو فوٹون خارج کرتے ہیں۔ ان RE ایٹموں کے درمیان علیحدگی فائبر کی نظری خصوصیات کی وضاحت میں ایک اہم کردار ادا کرتی ہے۔ مثال کے طور پر، اگر انفرادی RE ایٹموں کے درمیان اوسط علیحدگی آپٹیکل تفاوت کی حد سے زیادہ ہے، جس کا تعین خارج ہونے والے فوٹونز کی طول موج سے ہوتا ہے، تو ان ایٹموں سے خارج ہونے والی روشنی اس طرح ظاہر ہوتی ہے جیسے کہ یہ الگ الگ انفرادی ذرائع کے بجائے جھرمٹ سے آرہی ہے۔

ان خارج ہونے والے فوٹونز کی نوعیت کی تصدیق کے لیے، محققین نے ایک تجزیاتی طریقہ استعمال کیا جسے خودکار تعلق کہا جاتا ہے، جو سگنل اور اس کے تاخیری ورژن کے درمیان مماثلت کا اندازہ لگاتا ہے۔ خود کار تعلق کا استعمال کرتے ہوئے خارج ہونے والے فوٹوون پیٹرن کا تجزیہ کرکے، محققین نے غیر گونج کے اخراج کا مشاہدہ کیا اور ڈوپڈ فلٹر میں واحد یٹربیم آئن سے فوٹوون کے اخراج کا مزید ثبوت حاصل کیا۔

جبکہ خارج ہونے والے فوٹون کے معیار اور مقدار کو مزید بڑھایا جا سکتا ہے، لیکن یٹربیم ایٹموں کے ساتھ تیار شدہ آپٹیکل فائبر مہنگے کولنگ سسٹم کی ضرورت کے بغیر تیار کیا جا سکتا ہے۔ یہ ایک اہم رکاوٹ پر قابو پاتا ہے اور اگلی نسل کی مختلف کوانٹم انفارمیشن ٹیکنالوجیز کے دروازے کھول دیتا ہے۔ "ہم نے انتخابی طول موج کے ساتھ اور کولنگ سسٹم کی ضرورت کے بغیر کم لاگت والے سنگل فوٹون لائٹ سورس کا مظاہرہ کیا ہے۔ آگے بڑھتے ہوئے، یہ مختلف اگلی نسل کی کوانٹم انفارمیشن ٹیکنالوجیز کو فعال کر سکتا ہے جیسے کہ حقیقی رینڈم نمبر جنریٹرز، کوانٹم کمیونیکیشن، کوانٹم لاجک آپریشنز، اور ہائی ریزولیوشن امیج کا تجزیہ ڈفریکشن کی حد سے آگے،" ڈاکٹر سناکا نے نتیجہ اخذ کیا۔