عام طور پر، معلومات کو کوانٹم کمیونیکیشن سسٹمز میں فوٹوون کے سپن اینگولر مومینٹم پر "لکھی" جاتی ہے۔ اس منظر نامے میں، فوٹون یا تو دائیں یا بائیں سرکلر گردش کرتے ہیں یا دو جہتی پیدا کرنے کے لیے یکجا ہوتے ہیں۔ کوئٹہ، دونوں کا ایک کوانٹم سپرپوزیشن۔ معلومات کو فوٹوون کے مداری کونیی مومینٹم پر بھی ذخیرہ کیا جا سکتا ہے، کارک سکرو پاتھ لائٹ آگے بڑھنے کے ساتھ ساتھ لیتی ہے جب کہ ہر فوٹون بیم کے مرکز میں چکر لگاتا ہے۔
Qubits اور qudits فوٹون میں ذخیرہ شدہ معلومات کو ایک نقطہ سے دوسرے مقام تک پھیلاتے ہیں۔ بنیادی فرق یہ ہے کہ qudits qubits کے مقابلے میں ایک ہی فاصلے پر بہت زیادہ معلومات لے جا سکتا ہے، جو اگلی نسل کو ٹربو چارج کرنے کی بنیاد فراہم کرتا ہے۔ کوانٹم مواصلات.
ایک نئی تحقیق میں، کوانٹم سائنسدانوں نے ٹیکنالوجی کے سٹیونس انسٹی ٹیوٹ ایک واحد فوٹون میں مزید معلومات کو انکوڈنگ کرنے کے لیے ایک طریقہ کا مظاہرہ کیا ہے، جس سے اور بھی تیز اور زیادہ طاقتور کوانٹم کمیونیکیشن ٹولز کا دروازہ کھلا ہے۔ وہ یہ بھی ظاہر کرتے ہیں کہ وہ طلب کے مطابق انفرادی فلائنگ قوڈیٹس، یا "ٹوئسٹی" فوٹون بنا اور کنٹرول کر سکتے ہیں۔
Strauf کی NanoPhotonics Lab میں گریجویٹ طالب علم Yichen Ma نے کہا، "عام طور پر، سپن اینگولر مومینٹم اور آربیٹل اینگولر مومینٹم فوٹون کی آزاد خصوصیات ہیں۔ ہمارا آلہ پہلا ہے جس نے دونوں خصوصیات کے بیک وقت کنٹرول کو دونوں کے درمیان کنٹرول شدہ جوڑے کے ذریعے ظاہر کیا ہے۔ یہ ایک بڑی بات ہے کہ ہم نے دکھایا ہے کہ ہم کلاسیکل لائٹ بیم کے بجائے سنگل فوٹان کے ساتھ ایسا کر سکتے ہیں، جو کسی بھی کوانٹم کمیونیکیشن ایپلی کیشن کے لیے بنیادی ضرورت ہے۔
"معلومات کو مداری کونیی مومینٹم میں انکوڈنگ کرنے سے ان معلومات میں یکسر اضافہ ہوتا ہے جو منتقل کی جا سکتی ہیں۔ "ٹوئسٹی" فوٹون کا فائدہ اٹھانا کوانٹم کمیونیکیشن ٹولز کی بینڈوتھ کو بڑھا سکتا ہے، جس سے وہ ڈیٹا کو کہیں زیادہ تیزی سے منتقل کر سکتے ہیں۔"
سائنسدانوں نے ٹنگسٹن ڈیسلینائیڈ کی ایک ایٹم موٹی فلم کا استعمال کیا تاکہ ایک کوانٹم ایمیٹر بنانے کے لیے موڑ فوٹان بنایا جا سکے۔ اس کے بعد، انہوں نے کوانٹم ایمیٹر کو اندرونی طور پر عکاس ڈونٹ کی شکل والی جگہ میں جوڑا جسے رنگ گونجنے والا کہا جاتا ہے۔ ایمیٹر اور گیئر کی شکل والے گونجنے والے کے انتظام کو ٹھیک کرنے سے، یہ ممکن ہے کہ فوٹوون کے اسپن اور اس کے مداری کونیی مومینٹم کے درمیان تعامل کا فائدہ اٹھا کر طلب کے مطابق انفرادی "ٹوئسٹی" فوٹون بنائے۔
اس اسپن-مومینٹم-لاکنگ فعالیت کو فعال کرنے کی کلید رِنگ ریزونیٹر کے گیئر کے سائز کے پیٹرننگ پر انحصار کرتی ہے، جسے، ڈیزائن میں احتیاط سے انجینیئر کرنے پر، روشنی کی گھما ہوا بنور شہتیر بناتا ہے جسے آلہ گولی مار کر باہر نکلتا ہے۔ روشنی کی رفتار.
ان صلاحیتوں کو ایک واحد مائیکرو چِپ میں ضم کر کے جس کی پیمائش صرف 20 مائیکرون کے درمیان ہوتی ہے - ایک چوڑائی کا تقریباً ایک چوتھائی انسانی بال - ٹیم نے کوانٹم کمیونیکیشن سسٹم کے حصے کے طور پر دوسرے معیاری اجزاء کے ساتھ تعامل کرنے کے قابل ایک twisty-photon emitter بنایا ہے۔
Ma نے کہا, "کچھ اہم چیلنج باقی ہیں۔ جبکہ ٹیم کی ٹیکنالوجی اس سمت کو کنٹرول کر سکتی ہے جس میں فوٹوون سرپل — گھڑی کی سمت یا مخالف گھڑی کی سمت — عین مداری کونیی مومینٹم موڈ نمبر کو کنٹرول کرنے کے لیے مزید کام کی ضرورت ہے۔ یہ اہم صلاحیت نظریاتی طور پر مختلف اقدار کی لامحدود رینج کو "لکھنے" کے قابل بنائے گی اور بعد میں ایک ہی فوٹون سے نکالے گی۔ Strauf's Nanophotonics Lab میں تازہ ترین تجربات امید افزا نتائج دکھاتے ہیں کہ اس مسئلے پر جلد ہی قابو پایا جا سکتا ہے۔
"ایک ایسا آلہ بنانے کے لیے مزید کام کرنے کی بھی ضرورت ہے جو سختی سے مستقل کوانٹم خصوصیات کے ساتھ مڑے ہوئے فوٹون بنا سکے، یعنی، ناقابل شناخت فوٹوون - ایک اہم ضرورت کوانٹم انٹرنیٹ. اس طرح کے چیلنجز کوانٹم فوٹوونکس میں کام کرنے والے ہر فرد کو متاثر کرتے ہیں اور اسے حل کرنے کے لیے مادی سائنس میں پیش رفت کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔
"بہت سارے چیلنجز سامنے ہیں۔ لیکن ہم نے کوانٹم لائٹ ذرائع پیدا کرنے کی صلاحیت ظاہر کی ہے جو پہلے کی کسی بھی چیز سے زیادہ ورسٹائل ہیں۔
جرنل حوالہ:
- Yichen Ma et al.، chiral کے اخراج کے لیے 2D مواد میں کوانٹم ایمیٹرز کی آن چپ سپن آربٹ لاکنگ، آپٹیکا (2022)۔ ڈی او آئی: 10.1364/OPTICA.463481
