बीजिंग इंस्टीट्यूट ऑफ क्वांटम इंफॉर्मेशन: 100 किलोमीटर से अधिक क्वांटम उलझाव वितरण प्राप्त करने के लिए फाइबर - एकीकृत आवृत्ति रूपांतरण का उपयोग करना
1960 के दशक में, लेजर के आगमन ने विज्ञान और अनुप्रयोग के एक नए युग की शुरुआत की। सुपरमार्केट कोड स्कैनिंग से लेकर मायोपिया सर्जरी तक, पारंपरिक लेजर फोटॉन हेरफेर तकनीक लंबे समय से दैनिक जीवन में एकीकृत की गई है। पिछले दो दशकों में, वैज्ञानिकों ने सफलतापूर्वक नए लेजर विकसित किए हैं जो "फोनन" (यांत्रिक कंपन की मात्रात्मक ऊर्जा इकाइयां) को नियंत्रित कर सकते हैं। फोनन के सटीक नियंत्रण से लेजर तकनीक में और अधिक संभावनाएं आने की उम्मीद है, जैसे उलझी हुई अवस्थाओं जैसे अद्वितीय क्वांटम गुणों का लाभ उठाना।
संयुक्त राज्य अमेरिका में रोचेस्टर विश्वविद्यालय और रोचेस्टर इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी की एक शोध टीम ने हाल ही में एक दोहरे मोड संपीड़ित फोनन लेजर विकसित किया है जो नैनोमीटर पैमाने पर फोनन का उच्च परिशुद्धता नियंत्रण प्राप्त कर सकता है।
शोध टीम ने नेचर कम्युनिकेशंस जर्नल में एक संबंधित पेपर प्रकाशित किया, जिसमें बताया गया है कि दोहरे मोड कपलिंग और नॉनलाइनियर कूलिंग के माध्यम से थर्मल शोर संपीड़न प्राप्त करते हुए लेजर की तरह सुसंगत आउटपुट को बनाए रखने के लिए नैनोस्केल मैकेनिकल वाइब्रेशन क्वांटा (फोनन) को कैसे सक्षम किया जाए, जिससे फोनन लेजर के उतार-चढ़ाव को काफी कम किया जा सके।
प्रोफेसर निक वामिवकास, पेपर के संबंधित लेखकों में से एक, और उनके सहयोगियों ने 2019 में पहली बार फोनन लेजर का प्रदर्शन किया। उन्होंने वैक्यूम में नैनोकणों को पकड़ने और निलंबित करने के लिए ऑप्टिकल चिमटी का उपयोग किया, और अपने यांत्रिक दोलनों के माध्यम से फोनन के सुसंगत दोलन को प्राप्त किया।
हालाँकि, इस तकनीक को उच्च परिशुद्धता माप के लिए उपयोगी बनाने के लिए, उन्हें एक प्रमुख चुनौती शोर से पार पाना था, वह हस्तक्षेप जो संकेतों की सटीक रीडिंग में हस्तक्षेप करता है। यह समस्या फोटॉन और फोनन लेजर दोनों में मौजूद है।
"लेजर नग्न आंखों को प्रकाश की एक स्थिर किरण के रूप में दिखाई देता है, लेकिन वास्तव में इसमें बड़ी संख्या में उतार-चढ़ाव होते हैं, जो माप प्रक्रिया में शोर ला सकते हैं।" निक वामिवकास ने समझाया, "हमने ऑप्टिकल चिमटी निलंबन प्रणाली में दो दोलन मोड में पैरामीट्रिक युग्मन मॉड्यूलेशन को लागू करके, नॉनलाइनियर पैरामीटर कूलिंग के साथ जोड़कर फोनन लेजर उतार-चढ़ाव का प्रभावी दमन हासिल किया।"
यह आंकड़ा प्रयोग के मूल उपकरण और सिद्धांत को दर्शाता है। (ए) ऑप्टिकल चिमटी निलंबन प्रणाली का वर्णन करता है और मॉड्यूलेशन के माध्यम से दो -मोड युग्मन कैसे प्राप्त करें; (बी) असममित संभावित कुओं की पीढ़ी और घूर्णी युग्मन तंत्र की व्याख्या करता है; () ऊर्जा स्तर आरेख के माध्यम से ड्राइविंग आवृत्ति के रूप में दो आवृत्तियों के योग के साथ फोनन डाउन रूपांतरण प्रक्रिया को दृश्य रूप से प्रस्तुत करता है, जो दोहरे मोड संपीड़न को प्राप्त करने का भौतिक आधार है।
अनुसंधान टीम की मुख्य सफलता दोहरे मोड थर्मोमैकेनिकल संपीड़न की प्राप्ति है: ऑप्टिकल चिमटी में निलंबित सिलिका नैनोकणों (व्यास 100 एनएम) के एक्स और वाई के दो ऑर्थोगोनल कंपन मोड पर, दो मोड आवृत्तियों का योग युग्मन मॉड्यूलेशन के लिए ड्राइविंग आवृत्ति के रूप में उपयोग किया जाता है। साथ ही, नॉनलाइनियर पैरामीटर कूलिंग के साथ मिलकर, सिस्टम को स्थिर किया जाता है, सीधे संपीड़ित किया जाता है और फोनन लेजर के अंतर्निहित थर्मल शोर को कम किया जाता है।
निक वामिवकास ने कहा कि यह शोर दमन क्षमता सिस्टम की त्वरण माप सटीकता को पारंपरिक फोटॉन लेजर और रेडियो फ्रीक्वेंसी तरंग माप प्रौद्योगिकियों को पार करने की अनुमति देती है।
