بیجنگ انسٹی ٹیوٹ آف کوانٹم انفارمیشن: 100 کلومیٹر سے زیادہ کوانٹم اینگلمنٹ ڈسٹری بیوشن حاصل کرنے کے لیے فائبر-انٹیگریٹڈ فریکوئنسی کنورژن کا استعمال
1960 کی دہائی میں، لیزر کی آمد نے سائنس اور اطلاق کے ایک نئے دور کا آغاز کیا۔ سپر مارکیٹ کوڈ اسکیننگ سے لے کر مایوپیا سرجری تک، روایتی لیزر فوٹوون ہیرا پھیری ٹیکنالوجی کو طویل عرصے سے روزمرہ کی زندگی میں ضم کیا گیا ہے۔ پچھلی دو دہائیوں میں، سائنس دانوں نے کامیابی کے ساتھ نئے لیزر تیار کیے ہیں جو "فونونز" (مکینیکل کمپن کے کوانٹائزڈ انرجی یونٹس) کو کنٹرول کر سکتے ہیں۔ فونون کے عین مطابق کنٹرول سے لیزر ٹیکنالوجی میں مزید امکانات لانے کی توقع ہے، جیسے کہ الجھی ہوئی حالتوں جیسی منفرد کوانٹم خصوصیات کا فائدہ اٹھانا۔
یونیورسٹی آف روچسٹر اور ریاستہائے متحدہ میں روچیسٹر انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کی ایک تحقیقی ٹیم نے حال ہی میں ایک ڈوئل-موڈ کمپریسڈ فونون لیزر تیار کیا ہے جو نینو میٹر پیمانے پر فونوں کا اعلی-پریسن کنٹرول حاصل کر سکتا ہے۔
تحقیقی ٹیم نے نیچر کمیونیکیشنز کے جریدے میں ایک متعلقہ مقالہ شائع کیا، جس میں اس بات کی تفصیل دی گئی ہے کہ نانوسکل مکینیکل وائبریشن کوانٹا (فونونز) کو کیسے فعال کیا جائے تاکہ لیزر-کی طرح مربوط آؤٹ پٹ کو برقرار رکھا جا سکے جبکہ دوہری-موڈ کپلنگ اور نان لائنر کولنگ کے ذریعے تھرمل شور کمپریشن حاصل کیا جائے، جس کے نتیجے میں نمایاں طور پر فلو میں کمی واقع ہوتی ہے۔
پروفیسر نک وامیواکاس، مقالے کے متعلقہ مصنفین میں سے ایک، اور ان کے ساتھیوں نے 2019 میں پہلی بار فونون لیزر کا مظاہرہ کیا۔ انہوں نے ویکیوم میں نینو پارٹیکلز کو پکڑنے اور معطل کرنے کے لیے آپٹیکل ٹویزر کا استعمال کیا، اور اپنے فونونس کے ذریعے فونون کی ہم آہنگی کو حاصل کیا۔
تاہم، اس ٹکنالوجی کو اعلی-صحیح پیمائشوں کے لیے قابل استعمال بنانے کے لیے، انہیں ایک اہم چیلنج-شور پر قابو پانا پڑا، وہ مداخلت جو سگنلز کی درست پڑھنے میں مداخلت کرتی ہے۔ یہ مسئلہ فوٹوون اور فونون لیزرز دونوں میں موجود ہے۔
"لیزر ننگی آنکھ کو روشنی کی ایک مستحکم شہتیر کے طور پر ظاہر ہوتا ہے، لیکن درحقیقت اس میں بڑی تعداد میں اتار چڑھاؤ ہیں، جو پیمائش کے عمل میں شور کو متعارف کروا سکتے ہیں۔" نک وامیواکاس نے وضاحت کی، "ہم نے آپٹیکل ٹوئیزر سسپنشن سسٹم میں پیرامیٹرک کپلنگ موڈیولیشن کو دو دوغلی موڈز میں نان لائنر پیرامیٹر کولنگ کے ساتھ ملا کر فونون لیزر کے اتار چڑھاو کو مؤثر طریقے سے دبانے کو حاصل کیا۔"
یہ اعداد و شمار تجربے کے بنیادی آلے اور اصول کو ظاہر کرتا ہے۔ (a) آپٹیکل ٹوئیزر سسپنشن سسٹم کی وضاحت کرتا ہے اور ماڈیولیشن کے ذریعے دو-موڈ کپلنگ کو کیسے حاصل کیا جائے؛ (b) غیر متناسب ممکنہ کنوؤں کی تخلیق اور گردشی کپلنگ میکانزم کی وضاحت کرتا ہے۔ () انرجی لیول ڈایاگرام کے ذریعے ڈرائیونگ فریکوئنسی کے طور پر دو فریکوئنسیوں کے مجموعے کے ساتھ فونون ڈاؤن-تبدیلی کے عمل کو بصری طور پر پیش کرتا ہے، جو کہ دوہری-موڈ کمپریشن کو حاصل کرنے کی فزیکل بنیاد ہے۔
تحقیقی ٹیم کی بنیادی پیش رفت دوہری-موڈ تھرمو مکینیکل کمپریشن کا احساس ہے: آپٹیکل ٹوئیزر میں معطل شدہ سلیکا نینو پارٹیکلز (قطر 100nm) کے x اور y کے دو آرتھوگونل وائبریشن موڈز پر، دو موڈ فریکوئنسیوں کا مجموعہ کو موڈیولیشن کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، نان لائنر پیرامیٹر کولنگ کے ساتھ مل کر، سسٹم مستحکم ہوتا ہے، فونون لیزر کے موروثی تھرمل شور کو براہ راست کمپریس کرتا اور کم کرتا ہے۔
نک وامیواکاس نے کہا کہ شور کو دبانے کی یہ صلاحیت سسٹم کی تیز رفتاری کی پیمائش کی درستگی کو روایتی فوٹوون لیزر اور ریڈیو فریکوئنسی لہر کی پیمائش کی ٹیکنالوجیز کو پیچھے چھوڑنے کی اجازت دیتی ہے۔
