अर्धचालक फोटॉन और परमाणु मेमोरी के बीच की खाई को पाटना

एक महत्वपूर्ण प्रगति में, शोधकर्ताओं ने क्वांटम प्रौद्योगिकियों के लिए दो आशाजनक प्लेटफ़ॉर्म - सेमीकंडक्टर क्वांटम डॉट्स और परमाणु क्वांटम मेमोरीज़ को सफलतापूर्वक जोड़ा है। इंपीरियल कॉलेज लंदन की डॉ. सारा थॉमस के नेतृत्व में, अंतर्राष्ट्रीय सहयोग ने इंडियम आर्सेनाइड क्वांटम डॉट द्वारा उत्सर्जित प्रकाश को कुशलतापूर्वक संग्रहीत करने और रुबिडियम वाष्प पर आधारित परमाणु मेमोरी का उपयोग करके मांग पर इसे पुनः प्राप्त करने की क्षमता का प्रदर्शन किया।

क्वांटम डॉट्स नैनोस्केल सेमीकंडक्टर क्रिस्टल हैं, जिनमें नियतात्मक एकल फोटॉन उत्सर्जक और क्वांटम उलझाव के स्रोत के रूप में असाधारण क्षमताएं हैं। हालांकि, उन्हें बड़े पैमाने के क्वांटम नेटवर्क में एकीकृत करने के लिए फोटोनिक क्वांटम अवस्थाओं को बनाए रखने और उनमें हेरफेर करने में सक्षम परमाणु प्रणालियों के लिए एक इंटरफ़ेस की आवश्यकता होती है। गर्म वाष्प में परमाणु यादें उच्च भंडारण क्षमता और क्वांटम डॉट्स से अच्छी तरह से मेल खाने वाली बैंडविड्थ प्रदान करती हैं, लेकिन दोनों के स्पेक्ट्रल और टेम्पोरल प्रोफाइल को सुसंगत बनाने में चुनौतियां हैं।

इस पर काबू पाने के लिए, टीम ने अपने क्वांटम डॉट्स को 1529 नैनोमीटर के करीब उत्सर्जित करने के लिए डिज़ाइन किया, जो उनकी रूबिडियम मेमोरी के साथ संरेखित था। इनपुट और मेमोरी मोड के बीच समानता को अनुकूलित करने के लिए इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर के माध्यम से फोटॉनों को अस्थायी रूप से फ़िल्टर किया गया और फैब्री-पेरोट कैविटी का उपयोग करके स्पेक्ट्रल रूप से फ़िल्टर किया गया। प्रभावशाली रूप से, उन्होंने लगभग 13% कुल दक्षता और 18+ सिग्नल-टू-शोर अनुपात हासिल किया जो केवल डिटेक्टर शोर द्वारा सीमित था।

आगे की वृद्धि से प्रदर्शन में सुधार हो सकता है, जैसे कि क्वांटम डॉट उत्सर्जन रेखाओं के चार्ज-प्रेरित विस्तार को कम करना। वैज्ञानिकों ने ऑप्टिकल पंपिंग, डायनेमिक स्टार्क शिफ्ट या डॉपलर डिफ़ेसिंग को समाप्त करके हाइपरफाइन स्तरों पर मैपिंग जैसे दृष्टिकोण प्रस्तावित किए हैं, ताकि एक सेकंड तक उत्तेजित अवस्था के जीवनकाल को पार करने में सक्षम बनाया जा सके।

यह ऐतिहासिक उपलब्धि सेमीकंडक्टर फोटॉन और परमाणु मेमोरी के बीच की खाई को पाटती है। अलग-अलग क्वांटम सिस्टम को ईमानदारी से जोड़ने की क्षमता दो प्रमुख प्लेटफार्मों को एक साथ लाने वाली एक बड़ी उपलब्धि का प्रतिनिधित्व करती है। इन इंटरफेस का निरंतर परिशोधन क्वांटम डॉट्स के माध्यम से दूरसंचार फाइबर नेटवर्क से कनेक्ट होने वाले वितरित मेमोरी नोड्स जैसी व्यावहारिक क्वांटम तकनीकों के विकास में प्रगति को तेज करने का वादा करता है - यह सिद्धांत रूप में क्वांटम इंटरनेट होगा। 

संदर्भ

1. सारा ई. थॉमस, लुकास वैगनर, राफेल जोस, रॉबर्ट सिटिग, कॉर्नेलियस नवाथ, पॉल बर्डेकिन, इल्से मैलेट डे ब्यू वेनिगर, मिखाइल जे. रसियाह, टोबियास ह्यूबर-लोयोला, स्टीवन सगोना-स्टोफेल, स्वेन होफ्लिंग, माइकल जेटर, पीटर मिचलर, इयान ए. वाल्म्सली, सिमोन एल. पोर्टलुपी, पैट्रिक एम. लेडिंगहम। एक क्वांटम डॉट सिंगल-फ़ोटॉन स्रोत से टेलीकॉम लाइट का नियतात्मक भंडारण और पुनर्प्राप्ति जो एक परमाणु क्वांटम मेमोरी के साथ इंटरफेस किया गया है । विज्ञान अग्रिम , 2024; 10 (15) DOI: 10.1126/sciadv.adi7346

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