রুটজার্স বিশ্ববিদ্যালয়-নতুন ব্রান্সউইক গবেষকদের নেতৃত্বে একটি আন্তর্জাতিক দল দুটি ল্যাব-সংশ্লেষিত উপকরণকে সিন্থেটিক কোয়ান্টাম কাঠামোর সাথে একীভূত করেছে এবং একবার উপস্থিত হওয়া অসম্ভব বলে মনে করেছে এবং একটি বহিরাগত কাঠামো তৈরি করেছে যা অন্তর্দৃষ্টি সরবরাহ করবে যা কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের মূল অংশে নতুন উপকরণগুলির দিকে পরিচালিত করতে পারে।
কাজটি, জার্নালে একটি কভার স্টোরিতে বর্ণিত ন্যানো লেটারসব্যাখ্যা করে যে কীভাবে চার বছরের অবিচ্ছিন্ন পরীক্ষার ফলে স্বতন্ত্র পারমাণবিক স্তরগুলির সমন্বয়ে গঠিত একটি অনন্য, ক্ষুদ্র স্যান্ডউইচ ডিজাইন এবং তৈরি করার জন্য একটি অভিনব পদ্ধতির দিকে পরিচালিত হয়েছিল। মাইক্রোস্কোপিক কাঠামোর একটি টুকরো ডিসপ্রোসিয়াম টাইটানেট দিয়ে তৈরি, একটি অজৈব যৌগটি তেজস্ক্রিয় পদার্থগুলি ফাঁদে ফেলার জন্য পারমাণবিক চুল্লিগুলিতে ব্যবহৃত একটি অজৈব যৌগ এবং অধরা চৌম্বকীয় মনোপোল কণাগুলি ধারণ করে, অন্যটি পাইরোক্লোর আইরিডিট দ্বারা গঠিত, এটি একটি নতুন চৌম্বকীয় সেমিমেটাল যেমন মূলত এর টটপেন্টের কারণে ব্যবহৃত হয়, এর টটপেন্টের কারণে মূলত এর পরীক্ষামূলকভাবে ব্যবহৃত হয়।
স্বতন্ত্রভাবে, উভয় উপকরণ প্রায়শই তাদের অনন্য বৈশিষ্ট্যের কারণে “অসম্ভব” উপকরণ হিসাবে বিবেচিত হয় যা কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের প্রচলিত বোঝার চ্যালেঞ্জ করে।
বহিরাগত স্যান্ডউইচ কাঠামোর নির্মাণটি বৈজ্ঞানিক অনুসন্ধানের জন্য মঞ্চ নির্ধারণ করে যা ইন্টারফেস হিসাবে উল্লেখ করা হয়, যে অঞ্চলটি উপকরণগুলি মিলিত হয়, পারমাণবিক স্কেলে।
“এই কাজটি সম্পূর্ণ নতুন কৃত্রিম দ্বি-মাত্রিক কোয়ান্টাম উপকরণগুলি ডিজাইন করার একটি নতুন উপায় সরবরাহ করে, কোয়ান্টাম প্রযুক্তিগুলিকে ধাক্কা দেওয়ার এবং তাদের মৌলিক বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে আরও গভীর অন্তর্দৃষ্টি সরবরাহ করার সম্ভাবনা রয়েছে যা আগে অসম্ভব ছিল,” জাক চাকালিয়ান বলেছেন, ক্লাউড লাভলেস ফিজিক্স এবং জ্যোতির্বিজ্ঞান বিভাগের পরীক্ষামূলক পদার্থবিজ্ঞানের অধ্যাপক অধ্যাপক এবং আর।
ছখালিয়ান এবং তার দল এমন একটি ক্ষেত্র অন্বেষণ করছে যা কোয়ান্টাম থিওরির আইন অনুসরণ করে, পদার্থবিজ্ঞানের একটি শাখা যা পারমাণবিক এবং সাবটমিক স্তরে পদার্থ এবং শক্তির আচরণকে বর্ণনা করে। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের কেন্দ্রবিন্দু হ’ল তরঙ্গ-কণা দ্বৈততার ধারণা যেখানে কোয়ান্টাম অবজেক্টগুলি তরঙ্গের মতো এবং কণার মতো বৈশিষ্ট্য উভয়ই থাকতে পারে-লেজার, চৌম্বকীয় অনুরণন ইমেজিং (এমআরআই) এবং ট্রানজিস্টরগুলির মতো প্রযুক্তিগুলির পিছনে একটি ভিত্তি নীতি।
ছখালিয়ান তিনটি রুটগার শিক্ষার্থীর প্রচেষ্টার প্রশংসা করেছিলেন যারা গবেষণায় বড় অবদান রেখেছিলেন: মাইকেল টেরিলি এবং সুঙ্গু-চি উ, উভয় ডক্টরাল শিক্ষার্থী এবং ডোরোথি ডুফি, যিনি ২০২৪ সালে স্নাতক ডিগ্রি অর্জন করেছিলেন এবং স্নাতক হিসাবে এই গবেষণায় কাজ করেছিলেন। এছাড়াও, মিখাইল কারিভ, যিনি ছখালিয়ানের সাথে কর্মরত উপকরণের বিজ্ঞানী, তিনি নতুন সংশ্লেষণ পদ্ধতিতে একটি প্রধান অবদান রেখেছিলেন, পাশাপাশি ফ্যাংডি ওয়েন, একজন ডক্টরাল শিক্ষার্থী যিনি সম্প্রতি পদার্থবিজ্ঞান ও জ্যোতির্বিজ্ঞান বিভাগ থেকে স্নাতক ডিগ্রি অর্জন করেছেন।
ছখালিয়ান বলেছিলেন যে অনন্য কোয়ান্টাম স্যান্ডউইচ তৈরি করা এত প্রযুক্তিগতভাবে চ্যালেঞ্জ ছিল যে দলটিকে এই কীর্তিটি সম্পাদন করার জন্য একটি নতুন ডিভাইস তৈরি করতে হয়েছিল।
কোয়ান্টাম ফেনোমেনা ডিসকভারি প্ল্যাটফর্মের জন্য সংক্ষিপ্ত, কিউ-ডিপ নামে পরিচিত যন্ত্রটি 2023 সালে সম্পন্ন হয়েছিল। কিউ-ডিপ একটি ইনফ্রারেড লেজার হিটারকে অন্য লেজারের সাথে অন্তর্ভুক্ত করে যা একটি পারমাণবিক স্তরে উপকরণ নির্মাণকে সক্ষম করে, স্তর দ্বারা স্তর। সংমিশ্রণটি বিজ্ঞানীদের পরম শূন্যের নিকটে অতি শীতল তাপমাত্রায় উপকরণগুলির সর্বাধিক জটিল কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্যগুলি অন্বেষণ করতে দেয়।
“আমাদের জ্ঞানের সর্বোপরি, এই তদন্তটি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে অনন্য এবং একটি যন্ত্রের অগ্রিম হিসাবে একটি অগ্রগতির প্রতিনিধিত্ব করে,” ছখালিয়ান বলেছিলেন।
পরীক্ষামূলক স্যান্ডউইচগুলির অর্ধেক যা ডিসপ্রোসিয়াম টাইটানেট, যা স্পিন আইস নামেও পরিচিত, এতে বিশেষ গুণাবলীর অধিকারী। ভিতরে ছোট ছোট চৌম্বকগুলি, যাকে স্পিন বলা হয়, এমনভাবে সাজানো হয় যা দেখতে পানির বরফের প্যাটার্নের মতো দেখতে। স্পিন বরফের ক্ষুদ্র চৌম্বকগুলির অনন্য কাঠামো তাদের চৌম্বকীয় মনোপোলস নামে বিশেষ কণা হিসাবে আবির্ভূত হতে দেয়।
চৌম্বকীয় মনোপোল এমন একটি কণা যা চৌম্বকের মতো কাজ করে তবে কেবল একটি মেরু – উত্তর বা দক্ষিণ হয়, তবে উভয়ই নয়। নোবেল পুরষ্কার বিজয়ী পল ডিরাক দ্বারা 1931 সালে পূর্বাভাসিত এই অবজেক্টটি মহাবিশ্বে নিখরচায় ফর্মে বিদ্যমান নেই এবং তবুও স্পিন বরফের অভ্যন্তরে এটি উপাদানগুলির মধ্যে কোয়ান্টাম যান্ত্রিক মিথস্ক্রিয়াগুলির ফলস্বরূপ উত্থিত হয়।
স্যান্ডউইচের অপর প্রান্তে, সেমিমেটাল পাইরোক্লোর ইরিডেটকেও বহিরাগত হিসাবে বিবেচনা করা হয় কারণ এতে ওয়েল ফার্মিয়নস নামে পরিচিত ক্ষুদ্র আপেক্ষিক কণা রয়েছে। আবার, আশ্চর্যজনকভাবে, যদিও 1929 সালে হারমান ওয়েইল দ্বারা পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছিল, এই বহিরাগত কণাগুলি 2015 সালে স্ফটিকগুলিতে আবিষ্কার করা হয়েছিল, আলোর মতো সরানো এবং বিভিন্ন উপায়ে স্পিন করতে পারে-বাম-হাত বা ডান-হাত। তাদের বৈদ্যুতিন বৈশিষ্ট্যগুলি খুব শক্তিশালী এবং নির্দিষ্ট ধরণের ঝামেলা বা অমেধ্যকে প্রতিহত করে, বৈদ্যুতিন ডিভাইসের অংশ হিসাবে পরিচালিত হলে এগুলি খুব স্থিতিশীল করে তোলে। ফলস্বরূপ, পাইরোক্লোর ইরিডেট খুব ভাল বিদ্যুৎ পরিচালনা করতে পারে, চৌম্বকীয় ক্ষেত্রগুলিতে অস্বাভাবিক উপায়ে প্রতিক্রিয়া জানাতে পারে এবং বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় ক্ষেত্রগুলির সংস্পর্শে আসার সময় বিশেষ প্রভাবগুলি প্রদর্শন করতে পারে।
ছখালিয়ান বলেছিলেন যে তৈরি নতুন উপাদানের সম্মিলিত বৈশিষ্ট্যগুলি এটিকে কোয়ান্টাম কম্পিউটিং সহ এবং বিশেষত পরবর্তী প্রজন্মের কোয়ান্টাম সেন্সরগুলির জন্য উন্নত প্রযুক্তিতে ব্যবহারের জন্য প্রতিশ্রুতিবদ্ধ প্রার্থী করে তোলে।
“এই অধ্যয়নটি উপাদান সংশ্লেষণের ক্ষেত্রে একটি বড় পদক্ষেপ এবং আমরা কোয়ান্টাম সেন্সর তৈরি করার উপায় এবং স্পিনট্রোনিক ডিভাইসগুলিকে অগ্রসর করার ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করতে পারি,” তিনি বলেছিলেন।
কোয়ান্টাম কম্পিউটিং তথ্য প্রক্রিয়া করার জন্য কোয়ান্টাম মেকানিক্সের নীতিগুলি নিয়োগ করে। কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি কোয়ান্টাম বিট বা কুইট ব্যবহার করে যা একাধিক রাজ্যে একই সাথে সুপারপজিশন নামক কোয়ান্টাম শারীরিক নীতির কারণে বিদ্যমান। এটি শাস্ত্রীয় কম্পিউটারগুলির চেয়ে জটিল গণনাগুলি আরও দক্ষতার সাথে সম্পাদন করার অনুমতি দেয়।
গবেষকদের দ্বারা বিকাশিত উপাদানের নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিন এবং চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যগুলি খুব অস্বাভাবিক এবং তবুও স্থিতিশীল কোয়ান্টাম রাজ্য তৈরি করতে সহায়তা করতে পারে, যা কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের জন্য প্রয়োজনীয়।
কোয়ান্টাম প্রযুক্তি যখন ব্যবহারিক হয়ে ওঠে, তখন এটি ড্রাগ আবিষ্কার এবং চিকিত্সা গবেষণার বিপ্লব করে, অর্থ, লজিস্টিকস এবং ম্যানুফ্যাকচারিংয়ে অপারেশন, পূর্বাভাসযোগ্যতা এবং ব্যয় সাশ্রয়কে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে সাধারণ জীবনকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করবে। এটি কৃত্রিম গোয়েন্দা ব্যবস্থাগুলিকে আরও শক্তিশালী করে তোলে, মেশিন লার্নিং অ্যালগরিদমগুলিকেও বিপ্লব ঘটাবে বলে আশা করা হচ্ছে, বিজ্ঞানীরা বলেছিলেন।