यह विज्ञान कथा तथ्य की एक झलक है: वैज्ञानिकों ने प्रकाश का एक नया रूप बनाया है जो किसी दिन प्रकाश क्रिस्टल बनाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। लेकिन इससे पहले कि जेडिस अपने कृपाणों की मांग करना शुरू कर दे, अग्रिम में संचार और कंप्यूटिंग के पेचीदा नए तरीके पैदा होने की संभावना अधिक है, शोधकर्ताओं ने इस सप्ताह विज्ञान में रिपोर्ट की।
प्रकाश फोटॉनों से बना होता है — तेज, ऊर्जा के छोटे पैकेट। आमतौर पर, फोटॉन एक दूसरे के साथ बिल्कुल भी बातचीत नहीं करते हैं, यही कारण है कि जब फ्लैशलाइट का उपयोग करते हुए "आप एक दूसरे से प्रकाश बीम को उछाल नहीं देखते हैं, तो आप उन्हें एक दूसरे के माध्यम से जाते हुए देखते हैं, " सर्जियो कैंटू, एक पीएच.डी. मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में परमाणु भौतिकी में उम्मीदवार। नए प्रयोगों में, हालांकि, भौतिकविदों ने व्यक्तिगत फोटॉनों को एक-दूसरे के साथ जोड़ने के लिए सहवास किया, जिस तरह से अलग-अलग परमाणु अणुओं में एक साथ चिपकते हैं।
फोटॉन नृत्य एमआईटी में एक प्रयोगशाला में होता है जहां भौतिक विज्ञानी लेजर के साथ टेबल-टॉप प्रयोग करते हैं। कैंटू, उनके सहयोगी आदित्य वेंकटरमणि, एक पीएच.डी. हार्वर्ड विश्वविद्यालय में परमाणु भौतिकी में उम्मीदवार, और उनके सहयोगी ठंडा रुबिडियम परमाणुओं का एक बादल बनाकर शुरू करते हैं। रुबिडियम एक क्षार धातु है, इसलिए यह आमतौर पर चांदी-सफेद ठोस जैसा दिखता है। लेकिन एक लेजर के साथ रुबिडियम को वाष्पीकृत करना और इसे अल्ट्रैकोल्ड रखने से एक बादल बन जाता है जो शोधकर्ताओं ने एक छोटी ट्यूब में रखा और चुंबकित किया। यह रुबिडियम परमाणुओं को फैलाने, धीमी गति से चलने और अत्यधिक उत्तेजित अवस्था में रखता है।
फिर टीम बादल में एक कमजोर लेजर फायर करती है। लेजर इतना कमजोर है कि बस मुट्ठी भर फोटोज क्लाउड में प्रवेश करते हैं, MIT की एक प्रेस विज्ञप्ति बताती है। जब वे बादल के दूसरी तरफ से बाहर निकलते हैं, तो भौतिकविदों ने फोटोन को मापते हैं और जब चीजें अजीब होती हैं।
आम तौर पर फोटॉन प्रकाश की गति से यात्रा करते होंगे - या लगभग 300, 000 किलोमीटर प्रति सेकंड। लेकिन क्लाउड से गुजरते समय, फोटॉन सामान्य से 100, 000 गुना धीमी गति से रेंगते हैं। इसके अलावा, क्लाउड को बेतरतीब ढंग से बाहर निकालने के बजाय, फोटोन जोड़े या ट्रिपल में आते हैं। ये जोड़े और ट्रिपल भी एक अलग ऊर्जा हस्ताक्षर, एक चरण शिफ्ट, जो शोधकर्ताओं को फोटॉन बातचीत कर रहे हैं बताता है।
"शुरू में, यह स्पष्ट नहीं था, " वेंकटरामनी कहते हैं। टीम ने दो फोटॉन को पहले बातचीत करते देखा था, लेकिन उन्हें पता नहीं था कि क्या ट्रिपल संभव था। आखिरकार, वे बताते हैं, एक हाइड्रोजन अणु दो हाइड्रोजन परमाणुओं की एक स्थिर व्यवस्था है, लेकिन तीन हाइड्रोजन परमाणु एक सेकंड के एक लाखवें हिस्से के लिए एक साथ नहीं रह सकते हैं। "हमें यकीन नहीं था कि तीन फोटोन एक स्थिर अणु होंगे या ऐसा कुछ जिसे हम देख भी सकते हैं, " वे कहते हैं।
हैरानी की बात है, शोधकर्ताओं ने पाया कि तीन-फोटॉन समूहन दो से अधिक स्थिर है। वेंकटरामनी कहती हैं, "जितना अधिक आप जोड़ते हैं, उतनी ही दृढ़ता से वे बंध जाते हैं।"
लेकिन फोटोन एक साथ कैसे मिलते हैं? भौतिक विज्ञानी के सैद्धांतिक मॉडल से पता चलता है कि जैसे ही एक फोटॉन रूबिडियम के बादल के माध्यम से चलता है, यह एक परमाणु से दूसरे में होप करता है, "फूलों के बीच एक मधुमक्खी की तरह, " प्रेस विज्ञप्ति बताती है। एक फोटॉन संक्षेप में एक परमाणु को बांध सकता है, एक हाइब्रिड फोटॉन-परमाणु या ध्रुवीयता का निर्माण कर सकता है। यदि इनमें से दो ध्रुवीय पदार्थ बादल में मिलते हैं, तो वे परस्पर क्रिया करते हैं। जब वे बादल के किनारे तक पहुंचते हैं, तो परमाणु पीछे रह जाते हैं और फोटॉन आगे निकल जाते हैं, फिर भी एक साथ बंधे रहते हैं। अधिक फोटॉनों को जोड़ें और वही घटना ट्रिपलेट्स को जन्म देती है।
"अब जब हम समझते हैं कि क्या बातचीत आकर्षक होती है, तो आप पूछ सकते हैं: क्या आप उन्हें एक-दूसरे के बजाय पीछे हटा सकते हैं?" कैंटू कहते हैं। मौलिक रूप से, बातचीत के साथ खेलने से नई अंतर्दृष्टि प्रकट हो सकती है कि ऊर्जा कैसे काम करती है या कहां से आती है, वह कहते हैं।
तकनीकी विकास के उद्देश्य के लिए, इस तरह से एक साथ बंधे हुए फोटॉनों जानकारी ले सकते हैं - एक गुणवत्ता जो क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए उपयोगी है। और क्वांटम कंप्यूटिंग से अचूक कोड, अल्ट्रा-सटीक घड़ियां, अविश्वसनीय रूप से शक्तिशाली कंप्यूटर और बहुत कुछ हो सकता है। फोटॉनों में एन्कोडिंग जानकारी के बारे में इतनी आकर्षक बात यह है कि फोटॉन बहुत दूर तक अपनी जानकारी ले जा सकते हैं। पहले से ही फोटॉन फाइबर ऑप्टिक लाइनों के साथ हमारे संचार को गति देते हैं। बाउंड या उलझे हुए फोटॉन जटिल क्वांटम जानकारी को लगभग तुरंत प्रसारित कर सकते हैं।
टीम फोटॉन के आकर्षक और प्रतिकारक अंतःक्रियाओं को नियंत्रित करने के लिए इतनी सटीक रूप से कल्पना करती है कि वे क्रिस्टल की तरह एक साथ धारण करने वाले पूर्वानुमान योग्य संरचनाओं में फोटॉन की व्यवस्था कर सकें। कुछ फोटोन एक दूसरे को पीछे छोड़ते हुए, जब तक वे अपना स्थान नहीं पा लेते हैं, तब तक धकेलते हैं, जबकि अन्य बड़े गठन को पकड़ते हैं और रिपेलिंग वाले को बिखरने से बचाते हैं। उनकी पैटर्न वाली व्यवस्था एक हल्का क्रिस्टल होगी। वेंकटरामनी कहते हैं, "अगर आप जानते हैं कि एक फोटॉन कहां है, तो आप जानते हैं कि दूसरे इसके पीछे कहां हैं।" "यह बहुत उपयोगी हो सकता है यदि आप नियमित अंतराल पर क्वांटम संचार करना चाहते हैं।"
भविष्य में इस तरह के क्रिस्टल सक्षम हो सकते हैं, जहां लोग रोशनी से लड़ते हैं, लेकिन यह एक से अधिक अस्पष्ट हो सकता है, लेकिन यह आगे और भी अधिक प्रभावशाली और पूर्ववत कर सकता है।
संपादक का ध्यान दें: इस कहानी को प्रतिबिंबित करने के लिए सही किया गया है कि फोटॉन, परमाणु नहीं, रूबिडियम क्लाउड में प्रवेश करते हैं और उनकी गति धीमी हो जाती है जब वे गुजरते हैं।
