शोधकर्ता क्वांटम एंटैंगलमेंट का उपयोग “अल्ट्राब्रॉडबैंड” प्राप्त करने के लिए करते हैं

रोचेस्टर विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने क्वांटम एंटैंगलमेंट का उपयोग करके अविश्वसनीय रूप से बड़े बैंडविथ हासिल किया है। उन्होंने ऐसा एक पतली-फिल्म नैनोफोटोनिक डिवाइस का उपयोग करके किया।

यह नई दृष्टिकोण मेट्रोलॉजी और सेंसिंग में प्रयोगों के लिए संवेदनशीलता और रिज़ॉल्यूशन में सुधार के साथ-साथ क्वांटम नेटवर्क में सूचना प्रसंस्करण और संचार के लिए उच्च आयामी एन्कोडिंग की जानकारी के लिए अग्रसर हो सकता है।

शोध 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 का अवलोकन दूसरे को प्रभावित करता है, यह दिखाता है कि वे एक दूसरे के साथ संवाद कर रहे हैं।

जब फोटॉन चित्र में आते हैं और एंटैंगलमेंट में शामिल होते हैं, तो कई अधिक संभावनाएं होती हैं। उदाहरण के लिए, फोटॉन 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 एक नैनोफोटोनिक चिप पर अल्ट्राब्रॉडबैंड क्वांटम एंटैंगलमेंट का उत्पादन करने में एक बड़ा कदम है,” लिन कहते हैं। “और यह नैनोटेक्नोलॉजी की शक्ति को भविष्य के क्वांटम डिवाइसों के लिए संचार, कंप्यूटिंग और सेंसिंग के विकास के लिए प्रदर्शित करता है।”

प्रकाश का ब्रॉडबैंड एंटैंगलमेंट

वर्तमान डिवाइस अक्सर प्रकाश के ब्रॉडबैंड एंटैंगलमेंट को उत्पन्न करने के लिए एक बल्क क्रिस्टल को छोटे खंडों में विभाजित करने पर निर्भर करते हैं। प्रत्येक खंड के ऑप्टिकल गुणों में थोड़ा अंतर होता है और फोटॉन जोड़े की अलग-अलग आवृत्तियों को उत्पन्न करता है। इन आवृत्तियों को एक साथ जोड़कर एक बड़ा बैंडविथ प्राप्त किया जा सकता है।

उस्मान जाविद लिन के प्रयोगशाला में एक पीएचडी छात्र और पेपर के प्रमुख लेखक हैं।

“यह बहुत ही अकुशल है और फोटॉन की चमक और शुद्धता में कमी के साथ आता है,” जाविद कहते हैं। “बैंडविथ और उत्पन्न फोटॉन जोड़े की चमक के बीच हमेशा एक समझौता होगा, और आपको दोनों के बीच चुनना होगा। हमने अपनी विचरण इंजीनियरिंग तकनीक के साथ इस समझौते को पूरी तरह से दरकिनार कर दिया है ताकि हमें दोनों मिलें: एक रिकॉर्ड-उच्च बैंडविथ एक रिकॉर्ड-उच्च चमक पर।”

टीम द्वारा विकसित किया गया नया पतली-फिल्म लिथियम नियोबेट नैनोफोटोनिक डिवाइस एक ही वेवगाइड पर निर्भर करता है जिसमें दोनों ओर इलेक्ट्रोड होते हैं। जबकि एक बल्क डिवाइस मिलीमीटर भरा हो सकता है, पतली-फिल्म डिवाइस 600 नैनोमीटर की मोटाई में बहुत ही प्रभावशाली है। यह एक बल्क क्रिस्टल के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र से एक मिलियन गुना छोटा है, जिससे डिवाइस में प्रकाश का प्रसार वेवगाइड आयामों के प्रति बहुत संवेदनशील हो जाता है।

केवल कुछ नैनोमीटर के अंतर से प्रकाश के चरण और समूह वेग में बड़े बदलाव हो सकते हैं जो डिवाइस से गुजरते हैं। इसके कारण, डिवाइस पेयर-जनरेशन प्रक्रिया में मोमेंटम-मैच्ड बैंडविथ पर नियंत्रण की अनुमति देता है।

“हम एक पैरामीटर ऑप्टिमाइजेशन समस्या को हल कर सकते हैं ताकि यह बैंडविथ को अधिकतम करने वाली ज्यामिति को खोजा 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 यह व्यावसायिक रूप से उपयोग किया जाना है, तो उन्हें एक अधिक कुशल और सस्ता निर्माण प्रक्रिया की आवश्यकता होगी।

लिथियम नियोबेट फैब्रिकेशन अभी भी अपनी शैशवावस्था में है, और वित्तीय पहलू में सुधार की आवश्यकता है।

टीम ने विभाग के जिंगवेई लिंग, मिंगक्सियाओ ली और यांग हे के साथ-साथ इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स के जेरेमी स्टाफा के साथ शोध पर काम किया।