एक बटन के धक्का पर व्यक्तिगत प्रकाश क्वांटा

रुबिडियम परमाणु एकल फोटॉन सर्वर बन जाता है

एक एकल परमाणु, जिसे एक प्रकाश जाल में एक अनुनादक के अंदर संग्रहीत किया जाता है, एक लेजर पल्स द्वारा उत्तेजना के बाद गुंजयमान अक्ष की दिशा में एक एकल फोटॉन का उत्सर्जन करता है। एक बार एकल फोटॉन स्रोत की विशेषता होने के बाद, फोटॉनों को एक उपयोगकर्ता को भेजा जा सकता है। © क्वांटम ऑप्टिक्स के लिए MPI
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जब आप एक प्रकाश बल्ब पर स्विच करते हैं, तो अरबों फोटॉन, प्रकाश के प्राथमिक कण, अंतरिक्ष को रोशन करते हैं। यदि यह बहुत अधिक है, तो आपको एक मोमबत्ती को रोशनी देना चाहिए। हालाँकि, यदि आप बहुत कम फोटोन की तलाश कर रहे हैं, या एक बटन के स्पर्श पर भी, तो आपको कुछ विशेष लेकर आना होगा। शोधकर्ताओं ने अब व्यक्तिगत रूप से तटस्थ रुबिडियम परमाणुओं को संग्रहीत किया है और उन्हें एक सिंगल फोटॉन सर्वर में बदल दिया है।

यह भविष्य की क्वांटम सूचना प्रसंस्करण प्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है, प्रकृति भौतिकी में वैज्ञानिकों ने ऑनलाइन कहा। वे शास्त्रीय कंप्यूटरों की तुलना में अधिक कुशलता से गणना करने के लिए क्वांटम यांत्रिक घटनाओं का दोहन करना चाहते हैं।

एक परमाणु केवल एक समय में एक फोटॉन का उत्सर्जन कर सकता है। व्यक्तिगत फोटॉनों को इस प्रकार उत्पन्न किया जा सकता है यदि कोई लेजर नाड़ी के साथ एक एकल परमाणु को उत्तेजित करता है। यदि परमाणु को दो अत्यधिक परावर्तक दर्पणों के बीच संग्रहीत किया जाता है, एक तथाकथित गुंजयमान यंत्र, तो सभी फोटॉन जो परमाणु लेजर गूंज के साथ दोहराया बमबारी के दौरान निकलते हैं, गुंजयमान अक्ष की दिशा में उड़ते हैं।

समान ऊर्जा के साथ प्रकाश क्वांटा

फोटॉन उत्पादन के अन्य तरीकों की तुलना में, यह विधि बहुत समान ऊर्जा की हल्की मात्रा प्रदान करती है। साथ ही, फोटोन के गुणों को नियंत्रित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, आप उन्हें अप्रभेद्य बना सकते हैं - क्वांटम कंप्यूटरों में गणना के लिए उनका उपयोग करने की आवश्यकता। दूसरी ओर, अब तक एक गुंजयमान यंत्र में एक फोटॉन उत्सर्जित करने वाले एक विद्युतीय रूप से तटस्थ परमाणु को फंसाना संभव नहीं हो पाया है, जो एक व्यावहारिक रूप से उपयोगी फोटॉन करंट प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है।

2005 में, क्वांटम ऑप्टिक्स के लिए मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट के प्रोफेसर गेरहार्ड रेम्प के नेतृत्व में वैज्ञानिकों की एक टीम ने गुंजयमान शीतलन की मदद से एक परमाणु के लिए भंडारण समय में काफी वृद्धि की। अब वैज्ञानिक दिखाते हैं कि वे इस तीन-आयामी शीतलन को व्यक्तिगत फोटॉनों की पीढ़ी के साथ जोड़ सकते हैं ताकि एक परमाणु 300, 000 फोटॉन तक उत्सर्जित हो। चूंकि गुंजयमान यंत्र में परमाणु का निवास समय परमाणु को फंसाने और ठंडा करने में लगने वाले समय की तुलना में बहुत अधिक होता है, इसलिए सिंगल फोटोन लगभग किसी भी समय उत्पन्न हो सकते हैं। यह फोटॉनों को एक उपयोगकर्ता को अग्रेषित करने की अनुमति देता है: सिस्टम एकल-फोटॉन सर्वर के रूप में कार्य करता है। प्रदर्शन

व्यक्तिगत फोटॉनों की बिजली उत्पन्न की

प्रयोग में, रुबिडियम परमाणुओं को पहले निर्वात कक्ष के भीतर बेहद कम तापमान तक ठंडा किया जाता है। फिर वैज्ञानिक अल्ट्रा-ठंडा परमाणुओं को एक "प्रकाश जाल" के माध्यम से ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र में मार्गदर्शन करते हैं और फिर उन्हें एक खड़े प्रकाश तरंग में, जहां परमाणुओं को रखा जाता है, में लोड करते हैं। इसके अलावा, एक लेजर प्रकाश दालों के साथ पक्ष से परमाणुओं पर बमबारी करता है, जिससे उन्हें चमक मिलती है - परमाणु एकल फोटॉन का उत्सर्जन करते हैं।

थोड़े समय के बाद गुंजयमान यंत्र में केवल एक परमाणु होता है, इसलिए अब एकल फोटॉनों की एक धारा उत्पन्न हो सकती है। लगातार दो उत्सर्जन के बीच, परमाणु को बार-बार ठंडा किया जाता है ताकि थर्मल आंदोलन के कारण यह गुंजयमान यंत्र से बाहर न जाए। यह सत्यापित करने के लिए कि प्रत्येक लेजर पल्स में केवल एक फोटॉन उत्सर्जित होता है, शोधकर्ता फोटॉन करंट को एक बीम स्प्लिटर पर निर्देशित करते हैं, जो दो डिटेक्टरों पर फोटॉन को निर्देशित करता है। दो डिटेक्टरों में से एक में एक एकल फोटॉन का पता लगाया जाता है। यदि एक से अधिक फोटॉन उत्पन्न होते हैं, तो एक संयोग होगा, जिसका अर्थ है कि दोनों डिटेक्टर एक साथ संकेत देंगे। वर्तमान प्रयोग में ऐसे संयोगों की अनुपस्थिति यह साबित करती है कि प्रत्येक लेजर पल्स के लिए, हमेशा एक फोटॉन उत्सर्जित होता है।

अब जो काम प्रकाशित हुआ है, उसके साथ मैक्स प्लैंक के शोधकर्ता फोटॉन क्वांटम सूचना प्रसंस्करण के काफी करीब आ गए हैं। एक कार्यशील एकल-फोटॉन सर्वर के साथ, परमाणु-फोटॉन और परमाणु-परमाणु युग्मों के निर्धारक बाधाओं के रूप में ऐसी चुनौतियों का समाधान किया जा सकता है।

(आईडीडब्ल्यू - एमपीजी, १३.०३.२००w - डीएलओ)