اکو مالیکیول توں ہر سیکنڈ 10 کروڑ فوٹون
کوانٹم کمیونیکیشن، کوانٹم نیٹ ورک تے آپٹیکل کوانٹم کمپیوٹر سارے اکو بنیادی پرزے اتے ٹکے نیں: سنگل فوٹون سرچشمہ، اک اجیہا آلہ جیہڑا لوڑ پین تے روشنی اک ویلے اک فوٹون کر کے چھڈدا اے، تے ہر فوٹون اگلے ورگا ہوندا اے۔
کئی امیدوار موجود نیں: کلّے ایٹم، پھسائے گئے آئن، سیمی کنڈکٹر کوانٹم ڈاٹس — جیہڑے سبھ توں پکے نیں — تے ہیرے یا سلیکان وچ نقص۔ آرگینک مالیکیول اک وکھرا راہ نیں۔ ایہناں دی بناوٹ کیمسٹری ایٹم ایٹم کر کے طے کردی اے تے ایہ بالکل دہرائی جا سکدی اے؛ ایہناں دا رنگ مالیکیول ڈیزائن کر کے چُنیا جا سکدا اے۔ ایہ نکے تے بنان وچ سستے نیں۔ کسے میزبان کرسٹل اندر مطلق صفر دے نیڑے ٹھنڈے کیتے جان تے، ایہ ممکنہ حد تیکر سبھ توں خالص سپیکٹرم والی روشنی چھڈدے نیں تے عملی طور تے کدی گھسدے نئیں۔
مسئلہ: روشنی دا گواچنا
روشنی چھڈن والا ہر پاسے روشنی گھلدا اے، تے ایہدا بہتا حصہ مکمل اندرونی انعکاس (total internal reflection) پاروں مادے اندر ای پھس جاندا اے۔ جیہڑا فوٹون پہلے لینز توں کھنج جاوے، اوہ ہمیشہ لئی گیا۔ عام حل — مائیکرو کیویٹیاں، نینو تاراں — مادے نوں کھرچن (etching) دی منگ کردے نیں۔ ایتھے ایہ ناممکن اے: سبھ توں چنگی روشنی دین والے آرگینک کرسٹل کچے نیں تے بنان دے عملاں وچ بچدے نئیں۔
اک شیشہ، اک گنبد تے 140 نینو میٹر دی تہہ
ارلانگن دے میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار دی سائنس آف لائٹ دے سٹیفن گوٹسنگر (Stephan Götzinger) دی ٹیم نے ایہدی تھاں اک پدھرا انٹینا ورتیا۔ سلیکا دی اک تہہ تھلے چاندی دا شیشہ اے۔ اتے، زرکونیم آکسائیڈ دا اک ادھ گولا — اک “ٹھوس ڈبکی لینز” (solid immersion lens) — سدھا تھلے والی سطح نال جوڑیا گیا اے، جیہڑا صرف 140 نینو میٹر موٹا اک چینل چھڈدا اے۔ ایہ چینل پگھلے ہوئے آرگینک کرسٹل (1,4-ڈائی کلورو بینزین) نال بھریا جاندا اے جہدے وچ ڈائی بینزو ٹیریلین دے کجھ مالیکیول ہوندے نیں، تے فیر ایہ ٹھوس ہو جاندا اے۔
روشنی نوں اُچے ریفریکٹو انڈیکس والے گنبد ول موڑیا جاندا اے؛ شیشہ اوہ موڑ دیندا اے جیہڑی دوجے پاسے نس جاندی۔ سبھ توں اہم گل: کرسٹل نوں آپ کدی نئیں کھرچیا جاندا: ساری بناوٹ تھلے والی سطح وچ اے۔ انٹینا کسے تنگ ریزوننس اتے نئیں ٹکیا، ایس لئی ایہ رنگاں دی کھلی رینج وچ کم کردا اے تے ایس گل اتے مشکل نال ای منحصر اے پئی مالیکیول کیہڑے پاسے مُڑیا اے۔ نمونہ 1.4 کیلون (−271.75 °C) تیکر ٹھنڈا کیتا جاندا اے۔
اعداد
- کٹھا کرن دی کارکردگی: 97 ± 2 % روشنی پہلے لینز تیکر اپڑدی اے۔
- اکو مالیکیول توں اوہدے پورے سپیکٹرم اتے ہر سیکنڈ تقریباً 10 کروڑ فوٹون کٹھے ہوندے نیں — لکھاریاں موجب، پلیٹ فارم کوئی وی ہووے، کسے وی کرائیوجینک سنگل فوٹون سرچشمے لئی دسی گئی سبھ توں اُچی شرح۔ پھڑی گئی شرح، ہر سیکنڈ 2 کروڑ 13 لکھ گنتیاں، پچھلے کرائیوجینک مالیکیولی سرچشمیاں نالوں دس گنا ودھ اے۔
- خالص پن: 97.5 % توں ودھ — فوٹون سچ مچ اک اک کر کے نکلدے نیں، تکڑی ایکسائیٹیشن ہیٹھ وی۔
- پچھان نہ ہو سکنا (indistinguishability): 91.2 ± 2.3 % — لگاتار فوٹون کنے اکو جیہے نیں؛ ہم آہنگی (coherence) دے تھوڑے بچے ہوئے گھاٹے نال محدود۔
- 170.7 نینو سیکنڈ دے وقفے نال چھڈے گئے دو فوٹون اجے وی اُچی وضاحت نال مداخلت (interference) کردے نیں۔
- اک ضمنی نتیجے دے طور تے، ٹیم نے ناپیا پئی مالیکیول اپنیاں ایکسائیٹیشناں دا تقریباً 90 % روشنی وچ بدلدا اے — ایس مالیکیول لئی گھٹ ٹمپریچر تے پہلا سدھا اندازہ۔
آرگینک مالیکیول دوڑ وچ رل گئے
ایہ نتیجے آرگینک مالیکیولاں نوں سنگل فوٹوناں لئی مقابلے والے پلیٹ فارماں وچ کھلار دیندے نیں: اکو ویلے چمکدار، خالص تے ہم آہنگ۔ کیونکہ انٹینا نوں کسے خاص مالیکیول لئی ٹیون کرن دی لوڑ نئیں، لکھاری امید کردے نیں پئی ایہ ہور مالیکیول–کرسٹل جوڑیاں نال، تے ایس لئی ہور رنگاں تے وی، کم کرے گا۔ اوہناں دا اگلا نشانہ: کئی گوانڈی مالیکیولاں نوں اکو فریکوئنسی تے ٹیون کر کے روشنی دیاں ہور گنجھلدار کوانٹم حالتاں بنانا — آن والے کوانٹم فوٹونک نیٹ ورکاں ول اک قدم۔