ইউসি সান্তা বার্বারা গবেষকরা ল্যাবরেটরি ট্যাবলেটপ থেকে চিপ-ভিত্তিক সিস্টেমগুলিতে শীতল পরমাণু কোয়ান্টাম পরীক্ষা এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলি সরিয়ে নেওয়ার জন্য কাজ করছেন, সংবেদনশীলতা, নির্ভুলতা সময়কাল, কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং মৌলিক বিজ্ঞানের পরিমাপের জন্য নতুন সম্ভাবনা খোলার জন্য কাজ করছেন।
বৈদ্যুতিক ও কম্পিউটার ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের অধ্যাপক ড্যানিয়েল ব্লুমেন্টাল বলেছেন, “আমরা টিপিং পয়েন্টে আছি।”
একটি আমন্ত্রিত নিবন্ধে যা কভার জন্যও নির্বাচিত হয়েছিল অপটিক্যাল হিসাবে অনেকব্লুমেন্টাল, স্নাতক শিক্ষার্থী গবেষক আন্দ্রেই ইসিচেনকো এবং পোস্টডক্টোরাল গবেষক নীতেশ চৌহান সহ, এই পরীক্ষাগুলির জন্য মৌলিক যে পরমাণুগুলিকে আটকে রাখা এবং শীতল করার জন্য সর্বশেষতম বিকাশ এবং ভবিষ্যতের দিকনির্দেশগুলি প্রকাশ করেছেন – এবং এটি তাদের হাতের তালুতে ফিট করে এমন ডিভাইসে নিয়ে আসবে।
ঠান্ডা পরমাণু হ’ল পরমাণু যা খুব কম তাপমাত্রায় শীতল করা হয়েছে, 1 এমকে এর নীচে, তাদের গতিটিকে খুব কম শক্তি ব্যবস্থায় হ্রাস করে যেখানে কোয়ান্টামের প্রভাবগুলি উত্থিত হয়। এটি তাদের কিছু অদ্ভুত বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় সংকেত এবং মৌলিক কণাগুলির পাশাপাশি আদর্শ সময় রক্ষাকারী, নেভিগেশন ডিভাইস এবং কম্পিউটিংয়ের জন্য কোয়ান্টাম “কুইটস” এর প্রতি সংবেদনশীল করে তোলে।
এই বৈশিষ্ট্যগুলিকে মূলধন করার জন্য, অনেক গবেষক বর্তমানে পরমাণুগুলিকে সীমাবদ্ধ, ফাঁদে ফেলতে এবং শীতল করতে অত্যন্ত সংবেদনশীল পরীক্ষাগার-স্কেল পারমাণবিক অপটিক্যাল সিস্টেমগুলির সাথে কাজ করেন। প্রচলিতভাবে, এই সিস্টেমগুলি ফ্রি-স্পেস লেজার এবং অপটিক্স ব্যবহার করে, লেন্স, আয়না এবং মডিউলার দ্বারা পরিচালিত, নির্দেশিত এবং ম্যানিপুলেটেড বিমগুলি তৈরি করে। এই অপটিকাল সিস্টেমগুলি সর্বব্যাপী 3-মাত্রিক চৌম্বকীয়-অপটিক্যাল ট্র্যাপ (3 ডি-মোট) ব্যবহার করে ঠান্ডা পরমাণু তৈরি করতে একটি ভ্যাকুয়ামে চৌম্বকীয় কয়েল এবং পরমাণুর সাথে একত্রিত হয়। গবেষকরা যে চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হন তা হ’ল কীভাবে ল্যাব এবং অপটিক্স ফাংশনগুলি একটি ছোট, টেকসই ডিভাইসে প্রতিলিপি তৈরি করা যায় যা ল্যাবটির অত্যন্ত নিয়ন্ত্রিত পরিবেশের বাইরে স্থাপন করা যেতে পারে, যেমন গ্র্যাভিটেশনাল সেন্সিং, যথার্থ সময়কেন্দ্র এবং মেট্রোলজি এবং কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের জন্য
অপটিকা কোয়ান্টাম রিভিউ নিবন্ধটি কমপ্যাক্ট অপটিক্স এবং ইন্টিগ্রেটেড ফোটোনিকগুলির অ্যাপ্লিকেশনগুলির মাধ্যমে মিনিয়েচারাইজিং জটিল ঠান্ডা-পরমাণু পরীক্ষাগুলির ক্ষেত্রে সাম্প্রতিক এবং দ্রুত অগ্রগতিগুলিকে কভার করে। লেখকরা টেলিযোগাযোগ থেকে শুরু করে সেন্সর পর্যন্ত বিভিন্ন উপ-ক্ষেত্র জুড়ে ফোটোনিক্স অর্জনগুলি উল্লেখ করে এবং প্রযুক্তির বিকাশকে শীতল পরমাণু বিজ্ঞানের সাথে মানচিত্র করে।
ইসিচেনকো বলেছিলেন, “এখানে প্রচুর দুর্দান্ত কাজ মিনিয়েচারাইজিং মরীচি সরবরাহ হয়েছে,” তবে এটি এমন উপাদানগুলির সাথে সম্পন্ন হয়েছে যা এখনও ফ্রি-স্পেস অপটিক্স হিসাবে বিবেচিত হয়-ছোট আয়না বা ছোট গ্র্যাটিংস-তবে আপনি এখনও একটি চিপে একাধিক কার্যকারিতা সংহত করতে পারেন নি। “
গবেষকদের ফোটোনিক ইন্টিগ্রেটেড 3 ডি-মোটর প্রবেশ করুন, সরঞ্জামগুলির একটি মিনিয়েচারাইজড সংস্করণ পরীক্ষাগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে লেজারকে পরমাণুগুলিকে শীতল করার জন্য আলোর বিম সরবরাহ করতে। স্বল্প-ক্ষয় সিলিকন নাইট্রাইড ওয়েভগাইড ইন্টিগ্রেশন প্ল্যাটফর্মে এম্বেড করা, এটি এমন একটি ফোটোনিক সিস্টেমের অংশ যা পরমাণুগুলিকে ফাঁদে ফেলতে এবং শীতল করার জন্য প্রয়োজনীয় সমস্ত বিম তৈরি করে, রুট, প্রসারিত এবং হেরফের করে। পর্যালোচনা নিবন্ধটি ফোটোনিক ইন্টিগ্রেটেড 3 ডি-মোট-বা ইউসি সান্তা বারবারা দল দ্বারা ক্ষেত্রের একটি প্রধান মাইলফলক হিসাবে প্রদর্শিত “পিকমোট” হাইলাইট করে।
“ফোটোনিক্সের সাহায্যে আমরা চিপে লেজারগুলি তৈরি করতে পারি, চিপের উপর মডিউলার এবং এখন বড়-অঞ্চল গ্রেটিং এমিটারগুলি তৈরি করতে পারি, যা আমরা চিপটি হালকা করতে এবং বন্ধ করতে ব্যবহার করি,” ইসিচেনকো যোগ করেছেন।
বিশেষ আগ্রহের বিষয় হ’ল পারমাণবিক কোষ, একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বার যেখানে পরমাণুগুলি আটকা পড়ে এবং শীতল করা হয়। গবেষকরা যে কীর্তি অর্জন করেছেন তা হ’ল একটি অপটিকাল ফাইবার থেকে ইনপুট আলোকে রুট করা, যা চুলের প্রস্থের চেয়ে কম, ওয়েভগুইডের মাধ্যমে তিনটি গ্রেটিং এমিটারের মাধ্যমে তিনটি কলিমেটেড ফ্রি-স্পেস ছেদকারী বিমগুলি 3.5 মিমি প্রশস্ত করে তোলে। প্রতিটি মরীচিটি মোট ছয়টি ছেদকারী মরীচিগুলির জন্য নিজেকে প্রতিফলিত করে যা কোষের অভ্যন্তরের বাষ্প থেকে এক মিলিয়ন পরমাণু ফাঁদে ফেলে এবং চৌম্বকীয় ক্ষেত্রগুলির সাথে সংমিশ্রণে পরমাণুগুলিকে মাত্র 250 যুক্তরাজ্যের তাপমাত্রায় শীতল করে। বৃহত্তর বিমগুলি যত বেশি পরমাণুগুলি মেঘের মধ্যে আটকা পড়ে এবং জিজ্ঞাসাবাদ করা যায়, ব্লুমেন্টাল উল্লেখ করা যায় এবং কোনও যন্ত্র যত বেশি সুনির্দিষ্ট হতে পারে।
“আমরা প্রথমবারের জন্য ইন্টিগ্রেটেড ফোটোনিক সহ ঠান্ডা পরমাণু তৈরি করেছি,” ব্লুমেন্টাল বলেছেন।
গবেষকদের উদ্ভাবনের প্রভাবগুলি সুদূরপ্রসারী। স্থায়িত্ব এবং কার্যকারিতার পরিকল্পিত উন্নতি সহ, ভবিষ্যতের চিপ-স্কেল এমওটি ডিজাইনগুলি চিপ-স্কেল লেজারগুলির সাথে সাম্প্রতিক ফলাফল সহ ফোটোনিক উপাদানগুলির একটি মেনুতে সুবিধা নিতে পারে। এটি পৃথিবীর আশেপাশে এবং আশেপাশে মহাকর্ষের গ্রেডিয়েন্টকে সংবেদন করে সমুদ্রপৃষ্ঠের উত্থান এবং হিমবাহ চলাচলের প্রভাবগুলিতে আগ্নেয়গিরির ক্রিয়াকলাপ পরিমাপের মতো বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য প্রযুক্তি অনুকূলিত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
3 ডি-মোটের সংহতকরণ কোয়ান্টাম বিজ্ঞানী এবং সময় রক্ষকদের আজকের আর্থবাউন্ড যন্ত্রগুলিকে মহাকাশে প্রেরণের এবং নতুন মৌলিক বিজ্ঞান পরিচালনা করার জন্য নতুন উপায় দিতে পারে এবং পৃথিবীতে সম্ভব নয় এমন পরিমাপ সক্ষম করতে পারে। অতিরিক্তভাবে, ডিভাইসগুলি অপটিক্যাল সেটআপগুলি প্রতিষ্ঠা এবং সূক্ষ্ম সুরকরণ এবং ব্যয় ব্যয় হ্রাস করে গবেষণা প্রকল্পগুলিকে অগ্রসর করতে পারে। তারা ভবিষ্যতের পদার্থবিদদের জন্য অ্যাক্সেসযোগ্য কোয়ান্টাম গবেষণা প্রকল্পগুলির দরজাও খুলতে পারে।