क्वांटम कंप्यूटिंग
शोधकर्ता क्वांटम एंटैंगलमेंट का उपयोग करके “अल्ट्राब्रॉडबैंड” हासिल करते हैं
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रोचेस्टर विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने क्वांटम एंटैंगलमेंट का उपयोग करके अविश्वसनीय रूप से बड़े बैंडविथ हासिल किए हैं। उन्होंने ऐसा करके एक पतली-फिल्म नैनोफोटोनिक डिवाइस का उपयोग किया।
यह नई दृष्टिकोण मेट्रोलॉजी और सेंसिंग में प्रयोगों के लिए बढ़ी हुई संवेदनशीलता और रिज़ॉल्यूशन के साथ-साथ क्वांटम नेटवर्क में सूचना प्रसंस्करण और संचार के लिए उच्च आयामी एन्कोडिंग के लिए जानकारी प्रदान कर सकता है।
इस शोध को फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित किया गया है।
क्वांटम एंटैंगलमेंट
क्वांटम एंटैंगलमेंट तब होता है जब दो क्वांटम कण एक दूसरे से जुड़े होते हैं, और यह तब भी हो सकता है जब वे एक दूसरे से बहुत दूर हों। एक कण के अवलोकन से दूसरे कण पर प्रभाव पड़ता है, जो दिखाता है कि वे एक दूसरे के साथ संवाद कर रहे हैं।
जब फोटॉन इस तस्वीर में आते हैं और एंटैंगलमेंट में शामिल होते हैं, तो कई और संभावनाएं होती हैं। उदाहरण के लिए, फोटॉनों की आवृत्तियों को एंटैंगलमेंट किया जा सकता है और बैंडविथ को नियंत्रित किया जा सकता है।
क्यांग लिन इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग के प्रोफेसर हैं।
“यह काम नैनोफोटोनिक चिप पर अल्ट्राब्रॉडबैंड क्वांटम एंटैंगलमेंट का उत्पादन करने में एक बड़ा कदम है,” लिन कहते हैं। “और यह दिखाता है कि नैनोटेक्नोलॉजी की शक्ति भविष्य के क्वांटम डिवाइसों के विकास के लिए संचार, कंप्यूटिंग और सेंसिंग के लिए है।”
ब्रॉडबैंड एंटैंगलमेंट ऑफ लाइट
वर्तमान डिवाइस अक्सर ब्रॉडबैंड एंटैंगलमेंट ऑफ लाइट का उत्पादन करने के लिए एक बल्क क्रिस्टल को छोटे खंडों में विभाजित करते हैं। प्रत्येक खंड में थोड़ा भिन्न ऑप्टिकल गुण होते हैं और फोटॉन जोड़े की अलग-अलग आवृत्तियों का उत्पादन करते हैं। इन आवृत्तियों को जोड़कर एक बड़ा बैंडविथ प्राप्त किया जा सकता है।
उस्मान जाविद लिन के प्रयोगशाला में एक पीएचडी छात्र हैं और पत्र के प्रमुख लेखक हैं।
“यह बहुत ही अकुशल है और फोटॉनों की चमक और शुद्धता में कमी के साथ आता है,” जाविद कहते हैं। “बैंडविथ और उत्पादित फोटॉन जोड़े की चमक के बीच हमेशा एक व्यापार होता है, और आपको दोनों में से एक का चयन करना होता है। हमने अपनी विचरण इंजीनियरिंग तकनीक के साथ इस व्यापार को पूरी तरह से समाप्त कर दिया है ताकि हम दोनों को प्राप्त कर सकें: एक रिकॉर्ड-उच्च बैंडविथ एक रिकॉर्ड-उच्च चमक पर।”
टीम द्वारा विकसित किया गया नया पतली-फिल्म लिथियम नियोबेट नैनोफोटोनिक डिवाइस एक एकल वेवगाइड पर निर्भर करता है जिसमें दोनों ओर इलेक्ट्रोड होते हैं। जबकि एक बल्क डिवाइस मिलीमीटर भर सकता है, पतली-फिल्म डिवाइस अपनी 600 नैनोमीटर मोटाई में बहुत प्रभावशाली है। यह इसे एक बल्क क्रिस्टल के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र से एक मिलियन गुना छोटा बनाता है, जिससे डिवाइस के माध्यम से प्रकाश का प्रसार वेवगाइड आयामों के प्रति बहुत संवेदनशील हो जाता है।
कुछ नैनोमीटर के अंतर से डिवाइस के माध्यम से प्रकाश की चरण और समूह गति में बड़े बदलाव हो सकते हैं। इसके कारण, डिवाइस जोड़े-उत्पादन प्रक्रिया में गति-मिलान बैंडविथ पर नियंत्रण प्रदान करता है।
“हम एक पैरामीटर अनुकूलन समस्या का समाधान कर सकते हैं ताकि यह बैंडविथ को अधिकतम करने वाली ज्यामिति का पता लगाया जा सके,” जाविद कहते हैं।
डिवाइस को तैनात करना
टीम के पास डिवाइस प्रयोगशाला सेटिंग में प्रयोगों में तैनात करने के लिए तैयार है, लेकिन यदि इसे व्यावसायिक रूप से उपयोग किया जाना है, तो उन्हें एक अधिक कुशल और सस्ती निर्माण प्रक्रिया का विकास करना होगा।
लिथियम नियोबेट निर्माण अभी भी अपनी शैशवावस्था में है, और वित्तीय पहलू में सुधार की आवश्यकता है।
टीम ने इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग विभाग के सह-लेखक जिंगवेई लिंग, मिंगक्सियाओ ली और यांग हे के साथ शोध पर काम किया। परियोजना में ऑप्टिक्स संस्थान के जेरेमी स्टाफा भी शामिल थे।
