- নতুন গবেষণা দেখায় যে মেটাসুরফেসগুলি শক্তিশালী লিনিয়ার কোয়ান্টাম অপটিক্যাল নেটওয়ার্ক হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে
- এই পদ্ধতির তরঙ্গগাইড এবং অন্যান্য প্রচলিত অপটিক্যাল উপাদানগুলির প্রয়োজনীয়তা দূর করতে পারে
- গ্রাফ তত্ত্বটি একক মেটাসারফেসে কোয়ান্টাম অপটিক্যাল নেটওয়ার্কগুলির কার্যকারিতা ডিজাইনের জন্য সহায়ক
ব্যবহারিক কোয়ান্টাম কম্পিউটার এবং নেটওয়ার্কগুলির দিকে দৌড়ে, ফোটন – আলোর মৌলিক কণা – ঘরের তাপমাত্রায় তথ্যের দ্রুত বাহক হিসাবে আকর্ষণীয় সম্ভাবনাগুলি ধরে রাখে। ফোটনগুলি সাধারণত বর্ধিত মাইক্রোচিপগুলিতে ওয়েভগুইডের মাধ্যমে বা লেন্স, আয়না এবং মরীচি স্প্লিটটারগুলি থেকে নির্মিত বিশাল ডিভাইসের মাধ্যমে কোয়ান্টাম রাজ্যে নিয়ন্ত্রিত হয় এবং কোয়্যাক্স করা হয়। এই অপটিক্যাল উপাদানগুলির জটিল নেটওয়ার্কগুলির মাধ্যমে – ফোটনগুলি জড়িয়ে পড়ে – সমান্তরালে কোয়ান্টাম তথ্যগুলি এনকোড করতে এবং প্রক্রিয়া করতে সক্ষম করে। তবে কোনও অর্থবহ গণনা বা নেটওয়ার্কিং করার জন্য প্রয়োজনীয় অংশগুলির অসম্পূর্ণতার কারণে এই জাতীয় সিস্টেমগুলি স্কেল করা কুখ্যাতভাবে কঠিন।
এই সমস্ত অপটিক্যাল উপাদানগুলি কি সাবওয়েভেল দৈর্ঘ্যের উপাদানগুলির একক, সমতল, অতি-পাতলা অ্যারেতে ভেঙে পড়তে পারে যা ঠিক একইভাবে আলো নিয়ন্ত্রণ করে, তবে খুব কম বানোয়াট অংশগুলির সাথে?
হার্ভার্ড জন এ। পলসন স্কুল অফ ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যান্ড অ্যাপ্লাইড সায়েন্সেস (এসইএস) এর অপটিক্স গবেষকরা ঠিক তা -ই করেছেন। ফেডেরিকো ক্যাপাসোর নেতৃত্বে গবেষণা দল, রবার্ট এল ওয়ালেসের অ্যাপ্লাইড ফিজিক্সের অধ্যাপক এবং ভিন্টন হেইস বৈদ্যুতিক প্রকৌশল বিভাগের সিনিয়র রিসার্চ ফেলো, বিশেষভাবে ডিজাইন করা মেটাসুরফেসগুলি তৈরি করেছেন-ন্যানোস্কেল হালকা-ম্যানিপুলেটিং নিদর্শনগুলির সাথে ফ্ল্যাট ডিভাইসগুলি তৈরি করা-কোয়ান্টাম-অপটিক্যাল চিপস এবং সেটআপগুলির জন্য আল্ট্রা-থিন আপগ্রেড হিসাবে কাজ করার জন্য।
গবেষণা প্রকাশিত হয়েছিল বিজ্ঞান এবং এয়ার ফোর্স অফিস অফ সায়েন্টিফিক রিসার্চ (এএফওএসআর) দ্বারা অর্থায়িত।
ক্যাপাসো এবং তার দল দেখিয়েছিল যে একটি মেটাসুরফেস কোয়ান্টাম অপারেশনগুলি চালানোর জন্য জটিল, জড়িয়ে থাকা ফোটনের রাজ্যগুলি তৈরি করতে পারে – যেমন অনেকগুলি বিভিন্ন উপাদান সহ বৃহত্তর অপটিক্যাল ডিভাইসগুলির সাথে করা হয়েছে।
স্নাতক শিক্ষার্থী এবং প্রথম লেখক কেরোলোস এমএ ইউসেফ বলেছেন, “স্কেলাবিলিটি সমস্যা সমাধানের ক্ষেত্রে আমরা একটি বড় প্রযুক্তিগত সুবিধা প্রবর্তন করছি।” “এখন আমরা একটি সম্পূর্ণ অপটিক্যাল সেটআপকে একটি একক মেটাসরফেসে মিনিয়েচারাইজ করতে পারি যা খুব স্থিতিশীল এবং দৃ ust ়।”
মেটাসুরফেসস: শক্তিশালী এবং স্কেলযোগ্য কোয়ান্টাম ফোটোনিক্স প্রসেসর
তাদের ফলাফলগুলি ওয়েভগুইডস এবং বিম স্প্লিটারের মতো প্রচলিত, কঠিন-থেকে-স্কেল উপাদানগুলির উপর ভিত্তি করে প্যারাডাইম-শিফটিং অপটিক্যাল কোয়ান্টাম ডিভাইসের সম্ভাবনার ইঙ্গিত দেয়, বা এমনকি বর্ধিত অপটিক্যাল মাইক্রোচিপস, তবে পরিবর্তে ত্রুটি-প্রতিরোধী মেটাসারফেসগুলির উপর নির্ভর করে যা সুবিধার একটি আয়োজক সরবরাহ করে: অপারেশন এবং কমপ্লেসিটির প্রয়োজন হয় না, যাতে নিখুঁততা, সরলতার জন্য, বিনা প্রতিচ্ছবিগুলির প্রয়োজন হয় না। বিস্তৃতভাবে বলতে গেলে, কাজটি মেটাসারফেস-ভিত্তিক কোয়ান্টাম অপটিক্সকে মূর্ত করে তোলে যা রুম-তাপমাত্রা কোয়ান্টাম কম্পিউটার এবং নেটওয়ার্কগুলির দিকে পথ তৈরি করার বাইরেও কোয়ান্টাম সেন্সিংকে উপকৃত করতে পারে বা মৌলিক বিজ্ঞানের জন্য “ল্যাব-অন-এ-চিপ” ক্ষমতা সরবরাহ করতে পারে
একটি একক মেটাসুরফেস ডিজাইন করা যা উজ্জ্বলতা, পর্যায় এবং মেরুকরণের মতো বৈশিষ্ট্যগুলিকে সূক্ষ্মভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে এমন গাণিতিক জটিলতার কারণে অনন্য চ্যালেঞ্জগুলি উপস্থাপন করে যা একবার ফোটনের সংখ্যা একবার উত্থিত হয় এবং তাই কুইবিটের সংখ্যা বাড়তে শুরু করে। প্রতিটি অতিরিক্ত ফোটন অনেকগুলি নতুন হস্তক্ষেপের পথগুলি প্রবর্তন করে, যা প্রচলিত সেটআপে দ্রুত বর্ধমান সংখ্যক বিম স্প্লিটটার এবং আউটপুট পোর্টগুলির প্রয়োজন হবে।
মেটাসুরফেস ডিজাইনের জন্য গ্রাফ তত্ত্ব
জটিলতায় শৃঙ্খলা আনতে গবেষকরা গ্রাফ থিওরি নামক গণিতের একটি শাখায় ঝুঁকেছিলেন, যা সংযোগ এবং সম্পর্কের প্রতিনিধিত্ব করতে পয়েন্ট এবং লাইন ব্যবহার করে। জড়িয়ে থাকা ফোটন স্টেটস হিসাবে অনেকগুলি সংযুক্ত রেখা এবং পয়েন্ট উপস্থাপন করে তারা ফোটনগুলি কীভাবে একে অপরের সাথে হস্তক্ষেপ করে এবং পরীক্ষায় তাদের প্রভাবগুলির পূর্বাভাস দিতে দৃশ্যত নির্ধারণ করতে সক্ষম হয়েছিল। গ্রাফ তত্ত্ব নির্দিষ্ট ধরণের কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন করেও ব্যবহৃত হয় তবে সাধারণত তাদের নকশা এবং অপারেশন সহ মেটাসুরফেসগুলির প্রসঙ্গে বিবেচনা করা হয় না।
ফলস্বরূপ কাগজটি ছিল মার্কো লোনকার ল্যাবের সাথে একটি সহযোগিতা, যার দল কোয়ান্টাম অপটিক্স এবং ইন্টিগ্রেটেড ফোটোনিকগুলিতে বিশেষজ্ঞ এবং প্রয়োজনীয় দক্ষতা এবং সরঞ্জাম সরবরাহ করে।
“আমি এই পদ্ধতির বিষয়ে উত্সাহিত, কারণ এটি দক্ষতার সাথে অপটিক্যাল কোয়ান্টাম কম্পিউটার এবং নেটওয়ার্কগুলি স্কেল করতে পারে – যা সুপারকন্ডাক্টর বা পরমাণুর মতো অন্যান্য প্ল্যাটফর্মের তুলনায় দীর্ঘকাল তাদের সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জ ছিল,” গবেষণা বিজ্ঞানী নিল সিনক্লেয়ার বলেছেন। “এটি মেটাসুরফেসগুলির বোঝাপড়া, নকশা এবং প্রয়োগের বিষয়ে নতুন অন্তর্দৃষ্টিও সরবরাহ করে, বিশেষত কোয়ান্টাম লাইট উত্পাদন এবং নিয়ন্ত্রণের জন্য। গ্রাফ পদ্ধতির সাথে, একরকমভাবে, মেটাসুরফেস ডিজাইন এবং অপটিক্যাল কোয়ান্টাম রাষ্ট্র একই মুদ্রার দুটি দিক হয়ে যায়।”
গবেষণাটি এএফওএসআর সহ ফেডারেল উত্স থেকে পুরষ্কার নং এফএ 9550-21-1-0312 সহ সমর্থন পেয়েছে। কাজটি হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয় কেন্দ্রের জন্য ন্যানোস্কেল সিস্টেমে করা হয়েছিল