ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್‌ನ ಅದ್ಭುತ ಜಗತ್ತನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸಿ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್, ಕ್ರಿಪ್ಟೋಗ್ರಫಿ ಮತ್ತು ಸೆನ್ಸಿಂಗ್‌ನಂತಹ ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಿಗಾಗಿ ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೇಗೆ ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ತಿಳಿಯಿರಿ. ಇದರ ತತ್ವಗಳು, ತಂತ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಅನ್ವಯಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಒಳನೋಟಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಿರಿ.
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್: ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮ್ಯಾನಿಪ್ಯುಲೇಶನ್ ಕುರಿತಾದ ಒಂದು ಆಳವಾದ ನೋಟ
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ಒಂದು ಕ್ಷೇತ್ರವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಬೆಳಕಿನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸ್ವರೂಪ ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನೊಂದಿಗೆ ಅದರ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಆಕರ್ಷಕ ವಿಭಾಗದ ಹೃದಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಇದೆ – ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವಿಕಿರಣದ ಮೂಲಭೂತ ಕ್ವಾಂಟಮ್. ಈ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಮತ್ತು ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್, ಸುರಕ್ಷಿತ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನ, ಮತ್ತು ಅತಿ-ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವೇದಕಗಳಂತಹ ಕ್ರಾಂತಿಕಾರಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಿಗೆ ದಾರಿ ತೆರೆಯುತ್ತದೆ. ಈ ಸಮಗ್ರ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮ್ಯಾನಿಪ್ಯುಲೇಶನ್‌ನ ತತ್ವಗಳು, ತಂತ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಪರಿಶೋಧಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಂಶೋಧಕರು, ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಮುಂಚೂಣಿಯಲ್ಲಿ ಆಸಕ್ತಿ ಹೊಂದಿರುವ ಯಾರಿಗಾದರೂ ಅಮೂಲ್ಯವಾದ ಸಂಪನ್ಮೂಲವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್ ಎಂದರೇನು?
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್ ಬೆಳಕಿನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮಹತ್ವ ಪಡೆಯುವ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ಲಾಸಿಕಲ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್‌ನಂತೆ, ಬೆಳಕನ್ನು ನಿರಂತರ ತರಂಗವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸುವ ಬದಲು, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್ ಅದರ ಪ್ರತ್ಯೇಕ, ಕಣ-ರೀತಿಯ ಸ್ವಭಾವವನ್ನು ಗುರುತಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವು ತುಂಬಾ ದುರ್ಬಲವಾದ ಬೆಳಕಿನ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳೊಂದಿಗೆ ವ್ಯವಹರಿಸುವಾಗ, ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ, ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿನ ಪ್ರಮುಖ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳು
- ಬೆಳಕಿನ ಕ್ವಾಂಟೀಕರಣ: ಬೆಳಕು ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಪ್ಯಾಕೆಟ್‌ಗಳಾಗಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ. ಒಂದು ಫೋಟಾನ್‌ನ ಶಕ್ತಿಯು ಅದರ ಆವರ್ತನಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ (E = hf, ಇಲ್ಲಿ h ಪ್ಲಾಂಕ್‌ನ ಸ್ಥಿರಾಂಕ).
- ತರಂಗ-ಕಣ ದ್ವಂದ್ವತೆ: ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ತರಂಗ-ರೀತಿಯ ಮತ್ತು ಕಣ-ರೀತಿಯ ಎರಡೂ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್‌ನ ಮೂಲಾಧಾರವಾಗಿದೆ.
- ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸೂಪರ್‌ಪೊಸಿಷನ್: ಒಂದು ಫೋಟಾನ್ ಒಂದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಬಹು ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಸೂಪರ್‌ಪೊಸಿಷನ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರಬಹುದು (ಉದಾ., ಒಂದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಬಹು ಪೋಲರೈಸೇಶನ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿರುವುದು).
- ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಎಂಟ್ಯಾಂಗಲ್‌ಮೆಂಟ್: ಎರಡು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚು ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಅವು ಎಷ್ಟೇ ದೂರದಲ್ಲಿದ್ದರೂ ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಭವಿಷ್ಯವನ್ನು ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಬಹುದು. ಇದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನಕ್ಕೆ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.
- ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಂಟರ್‌ಫಿರೆನ್ಸ್: ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ತಮ್ಮೊಂದಿಗೆ ಮತ್ತು ಪರಸ್ಪರ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ ಮಾಡಬಹುದು, ಇದು ಕ್ಲಾಸಿಕಲ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ಇಂಟರ್‌ಫಿರೆನ್ಸ್ ಮಾದರಿಗಳಿಗಿಂತ ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ ವಿಭಿನ್ನವಾದ ಇಂಟರ್‌ಫಿರೆನ್ಸ್ ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯತೆ
ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಹಿತಿಯ ಮೂಲಭೂತ ಅಂಶಗಳಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರವಹಿಸುತ್ತವೆ:
- ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್: ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಕ್ಯೂಬಿಟ್‌ಗಳನ್ನು (ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಬಿಟ್‌ಗಳು) ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಬಹುದು, ಇದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಗಣನೆಯ ಮೂಲಭೂತ ಘಟಕಗಳಾಗಿವೆ. ಅವುಗಳ ಸೂಪರ್‌ಪೊಸಿಷನ್ ಮತ್ತು ಎಂಟ್ಯಾಂಗಲ್‌ಮೆಂಟ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್‌ಗಳಿಗೆ ಕ್ಲಾಸಿಕಲ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ಅಸಾಧ್ಯವಾದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳನ್ನು ಮಾಡಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.
- ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕ್ರಿಪ್ಟೋಗ್ರಫಿ: ಗೌಪ್ಯತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಸುರಕ್ಷಿತ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಎನ್‌ಕ್ರಿಪ್ಟ್ ಮಾಡಲಾದ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ರವಾನಿಸಲು ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕದ್ದಾಲಿಸುವ ಪ್ರಯತ್ನಗಳು ಅನಿವಾರ್ಯವಾಗಿ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುತ್ತವೆ, ಕಳುಹಿಸುವವರು ಮತ್ತು ಸ್ವೀಕರಿಸುವವರನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಸುತ್ತವೆ.
- ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್: ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಅಲೆಗಳು ಅಥವಾ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳ ಅಲ್ಪ ಪ್ರಮಾಣದಂತಹ ಅಸ್ಪಷ್ಟ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ನಂಬಲಾಗದಷ್ಟು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಸಂವೇದಕಗಳನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಲು ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು.
- ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್: ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ತಂತ್ರಗಳು ಕನಿಷ್ಠ ಬೆಳಕಿನ ಮಾನ್ಯತೆಯೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್‌ಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತವೆ, ಇದು ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಜೈವಿಕ ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿದೆ.
ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದು
ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವುದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಸವಾಲಾಗಿದೆ. ಹಲವಾರು ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ, ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ ತನ್ನದೇ ಆದ ಅನುಕೂಲಗಳು ಮತ್ತು ಅನಾನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ:
ಸ್ಪಾಂಟೇನಿಯಸ್ ಪ್ಯಾರಾಮೆಟ್ರಿಕ್ ಡೌನ್-ಕನ್ವರ್ಷನ್ (SPDC)
ಎಂಟ್ಯಾಂಗಲ್ ಆದ ಫೋಟಾನ್ ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು SPDC ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯ ತಂತ್ರವಾಗಿದೆ. ನಾನ್-ಲೀನಿಯರ್ ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ಲೇಸರ್ ಕಿರಣದಿಂದ ಪಂಪ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಸಾಂದರ್ಭಿಕವಾಗಿ ಒಂದು ಪಂಪ್ ಫೋಟಾನ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ಮತ್ತು ಐಡ್ಲರ್ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಎರಡು ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳಾಗಿ ವಿಭಜನೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ಪೋಲರೈಸೇಶನ್ ಅಥವಾ ಮೊಮೆಂಟಮ್‌ನಂತಹ ವಿವಿಧ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಲ್ಲಿ ಎಂಟ್ಯಾಂಗಲ್ ಆಗಿರುತ್ತವೆ. ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾದ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು (ಉದಾ., ಬೀಟಾ-ಬೇರಿಯಂ ಬೋರೇಟ್ - BBO, ಲಿಥಿಯಂ ನಯೋಬೇಟ್ - LiNbO3) ಮತ್ತು ಪಂಪ್ ಲೇಸರ್ ತರಂಗಾಂತರಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಉದಾಹರಣೆ: ವಿಶ್ವಾದ್ಯಂತ ಅನೇಕ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯಗಳು ಕೆಂಪು ಅಥವಾ ಇನ್‌ಫ್ರಾರೆಡ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್‌ನಲ್ಲಿ ಎಂಟ್ಯಾಂಗಲ್ ಆದ ಫೋಟಾನ್ ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ನೀಲಿ ಲೇಸರ್‌ನಿಂದ BBO ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ಪಂಪ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ SPDC ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸಿಂಗಾಪುರದ ಸಂಶೋಧಕರು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಟೆಲಿಪೋರ್ಟೇಶನ್ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಗಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಎಂಟ್ಯಾಂಗಲ್ ಆದ ಫೋಟಾನ್ ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು SPDC ಅನ್ನು ಬಳಸಿದ್ದಾರೆ.
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಡಾಟ್ಸ್
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಡಾಟ್‌ಗಳು ಅರೆವಾಹಕ ನ್ಯಾನೊಕ್ರಿಸ್ಟಲ್‌ಗಳಾಗಿದ್ದು, ಲೇಸರ್ ಪಲ್ಸ್‌ನಿಂದ ಪ್ರಚೋದಿಸಿದಾಗ ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸಬಲ್ಲವು. ಅವುಗಳ ಸಣ್ಣ ಗಾತ್ರವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಹೋಲ್‌ಗಳನ್ನು ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಈ ಮಟ್ಟಗಳ ನಡುವೆ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಂಡಾಗ, ಅದು ಒಂದೇ ಫೋಟಾನ್ ಅನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಡಾಟ್‌ಗಳು ಬೇಡಿಕೆಯ ಮೇರೆಗೆ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ.
ಉದಾಹರಣೆ: ಯುರೋಪ್‌ನ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನ ಜಾಲಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಡಾಟ್-ಆಧಾರಿತ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಅವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಖರತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜಿಸಬಹುದು.
ವಜ್ರದಲ್ಲಿ ನೈಟ್ರೋಜನ್-ವೇಕೆನ್ಸಿ (NV) ಕೇಂದ್ರಗಳು
NV ಕೇಂದ್ರಗಳು ವಜ್ರದ ಲ್ಯಾಟಿಸ್‌ನಲ್ಲಿನ ಪಾಯಿಂಟ್ ದೋಷಗಳಾಗಿದ್ದು, ಅಲ್ಲಿ ಒಂದು ನೈಟ್ರೋಜನ್ ಪರಮಾಣು ಒಂದು ಖಾಲಿ ಜಾಗದ ಪಕ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ದೋಷಗಳು ಲೇಸರ್‌ನಿಂದ ಪ್ರಚೋದಿಸಿದಾಗ ಪ್ರತಿದೀಪಕವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ. ಹೊರಸೂಸಲ್ಪಟ್ಟ ಬೆಳಕನ್ನು ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಫಿಲ್ಟರ್ ಮಾಡಬಹುದು. NV ಕೇಂದ್ರಗಳು ಅವುಗಳ ದೀರ್ಘ ಸುಸಂಬದ್ಧತೆಯ ಸಮಯ ಮತ್ತು ಸುತ್ತುವರಿದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಹಿತಿ ಸಂಸ್ಕರಣೆಗೆ ಭರವಸೆ ನೀಡುತ್ತವೆ.
ಉದಾಹರಣೆ: ಆಸ್ಟ್ರೇಲಿಯಾದ ಸಂಶೋಧನಾ ಗುಂಪುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರ ಸಂವೇದಕಗಳನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಲು ವಜ್ರದಲ್ಲಿನ NV ಕೇಂದ್ರಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುತ್ತಿವೆ. NV ಕೇಂದ್ರದ ಸ್ಪಿನ್ ಸ್ಥಿತಿಯು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಿಗೆ ಸಂವೇದನಾಶೀಲವಾಗಿದ್ದು, ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್‌ನಲ್ಲಿ ನಿಖರವಾದ ಅಳತೆಗಳಿಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.
ಪರಮಾಣು ಸಮೂಹಗಳು
ಪರಮಾಣು ಸಮೂಹಗಳ ನಿಯಂತ್ರಿತ ಪ್ರಚೋದನೆಯು ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕಲಿ ಇಂಡ್ಯೂಸ್ಡ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಪರೆನ್ಸಿ (EIT) ನಂತಹ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗಿನ ಬೆಳಕಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಮತ್ತು ಬೇಡಿಕೆಯ ಮೇರೆಗೆ ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು. ಈ ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಕ್ಷಾರೀಯ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು (ಉದಾ., ರುಬಿಡಿಯಂ, ಸೀಸಿಯಂ) ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಉದಾಹರಣೆ: ಕೆನಡಾದ ಸಂಶೋಧಕರು ಶೀತ ಪರಮಾಣು ಸಮೂಹಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಮೂಲಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀ ವಿತರಣೆಗೆ ಬಳಸಬಹುದು.
ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು
ಒಮ್ಮೆ ಉತ್ಪಾದಿಸಿದ ನಂತರ, ವಿವಿಧ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬೇಕು ಮತ್ತು ನಿರ್ವಹಿಸಬೇಕು. ಇದು ಅವುಗಳ ಪೋಲರೈಸೇಶನ್, ಪಥ ಮತ್ತು ಆಗಮನದ ಸಮಯವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ.
ಪೋಲರೈಸೇಶನ್ ನಿಯಂತ್ರಣ
ಫೋಟಾನ್‌ನ ಪೋಲರೈಸೇಶನ್ ಅದರ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಆಂದೋಲನದ ದಿಕ್ಕನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಪೋಲರೈಸೇಶನ್ ಬೀಮ್ ಸ್ಪ್ಲಿಟರ್‌ಗಳು (PBSs) ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಘಟಕಗಳಾಗಿದ್ದು, ಅವು ಒಂದು ಪೋಲರೈಸೇಶನ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ರವಾನಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆರ್ಥೋಗೋನಲ್ ಪೋಲರೈಸೇಶನ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿಫಲಿಸುತ್ತವೆ. ವೇವ್‌ಪ್ಲೇಟ್‌ಗಳನ್ನು (ಉದಾ., ಹಾಫ್-ವೇವ್ ಪ್ಲೇಟ್‌ಗಳು, ಕ್ವಾರ್ಟರ್-ವೇವ್ ಪ್ಲೇಟ್‌ಗಳು) ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಪೋಲರೈಸೇಶನ್ ಅನ್ನು ತಿರುಗಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಉದಾಹರಣೆ: ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀ ವಿತರಣಾ ಪ್ರೋಟೋಕಾಲ್‌ಗಾಗಿ ಸಮತಲ ಮತ್ತು ಲಂಬ ಪೋಲರೈಸೇಶನ್‌ನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸೂಪರ್‌ಪೊಸಿಷನ್‌ನಲ್ಲಿ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಅನ್ನು ತಯಾರಿಸುವ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ಕಲ್ಪಿಸಿಕೊಳ್ಳಿ. ಹಾಫ್-ವೇವ್ ಮತ್ತು ಕ್ವಾರ್ಟರ್-ವೇವ್ ಪ್ಲೇಟ್‌ಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಫೋಟಾನ್‌ನ ಪೋಲರೈಸೇಶನ್ ಅನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಹೊಂದಿಸಬಹುದು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀಯ ಸುರಕ್ಷಿತ ಪ್ರಸರಣಕ್ಕೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.
ಪಥ ನಿಯಂತ್ರಣ
ಬೀಮ್ ಸ್ಪ್ಲಿಟರ್‌ಗಳು (BSs) ಭಾಗಶಃ ಪ್ರತಿಫಲಿಸುವ ಕನ್ನಡಿಗಳಾಗಿದ್ದು, ಒಳಬರುವ ಫೋಟಾನ್ ಕಿರಣವನ್ನು ಎರಡು ಪಥಗಳಾಗಿ ವಿಭಜಿಸುತ್ತವೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ, ಒಂದು ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಒಂದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಎರಡೂ ಪಥಗಳಲ್ಲಿರುವ ಸೂಪರ್‌ಪೊಸಿಷನ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರಬಹುದು. ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಪಥಗಳಲ್ಲಿ ನಿರ್ದೇಶಿಸಲು ಕನ್ನಡಿಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಿಸ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಉದಾಹರಣೆ: ಪ್ರಸಿದ್ಧ ಮ್ಯಾಕ್-ಝೆಂಡರ್ ಇಂಟರ್‌ಫೆರೋಮೀಟರ್ ಎರಡು ಬೀಮ್ ಸ್ಪ್ಲಿಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಎರಡು ಕನ್ನಡಿಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಎರಡು ಪಥಗಳ ನಡುವೆ ಇಂಟರ್‌ಫಿರೆನ್ಸ್ ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ. ಇಂಟರ್‌ಫೆರೋಮೀಟರ್‌ಗೆ ಕಳುಹಿಸಲಾದ ಒಂದು ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಎರಡೂ ಪಥಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಸೂಪರ್‌ಪೊಸಿಷನ್ ಆಗಿ ವಿಭಜನೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಔಟ್‌ಪುಟ್‌ನಲ್ಲಿನ ಇಂಟರ್‌ಫಿರೆನ್ಸ್ ಪಥದ ಉದ್ದದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸೂಪರ್‌ಪೊಸಿಷನ್ ಮತ್ತು ಇಂಟರ್‌ಫಿರೆನ್ಸ್‌ನ ಮೂಲಭೂತ ಪ್ರದರ್ಶನವಾಗಿದೆ.
ಸಮಯ ನಿಯಂತ್ರಣ
ಅನೇಕ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಆಗಮನದ ಸಮಯದ ಮೇಲೆ ನಿಖರವಾದ ನಿಯಂತ್ರಣವು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋ-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್‌ಗಳನ್ನು (EOMs) ಫೋಟಾನ್‌ನ ಪೋಲರೈಸೇಶನ್ ಅನ್ನು ವೇಗವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು, ಇದು ಸಮಯ-ಗೇಟೆಡ್ ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವಿಕೆಗೆ ಅಥವಾ ಫೋಟಾನ್‌ನ ತಾತ್ಕಾಲಿಕ ಆಕಾರವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.
ಉದಾಹರಣೆ: ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಗೇಟ್ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಫೋಟಾನ್‌ಗಳು ನಿಖರವಾದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ಗೆ ಬರಬೇಕಾಗಬಹುದು. EOM ಅನ್ನು ಫೋಟಾನ್‌ನ ಪೋಲರೈಸೇಶನ್ ಅನ್ನು ವೇಗವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು, ಇದು ಅದರ ಪತ್ತೆಯ ಸಮಯವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ವೇಗದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ವಿಚ್ ಆಗಿ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ.
ಫೈಬರ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್
ಫೈಬರ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್ ದೀರ್ಘ ದೂರದಲ್ಲಿ ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಸಲು ಮತ್ತು ರವಾನಿಸಲು ಅನುಕೂಲಕರ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಒಂದು ಚಿಪ್ ಮೇಲೆ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಘಟಕಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಂಕೀರ್ಣ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳ ರಚನೆಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಸ್ಕೇಲೆಬಿಲಿಟಿಯ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.
ಉದಾಹರಣೆ: ಜಪಾನ್‌ನ ತಂಡಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀ ವಿತರಣೆಗಾಗಿ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುತ್ತಿವೆ. ಈ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳು, ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಒಂದೇ ಚಿಪ್‌ನಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಸಾಂದ್ರ ಮತ್ತು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗುತ್ತವೆ.
ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವುದು
ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವುದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್‌ನ ಮತ್ತೊಂದು ನಿರ್ಣಾಯಕ ಅಂಶವಾಗಿದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಫೋಟೊಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಸಂವೇದನಾಶೀಲವಾಗಿಲ್ಲ. ಇದನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ವಿಶೇಷ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ:
ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಅವಲಾಂಚ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು (SPADs)
SPADಗಳು ಅರೆವಾಹಕ ಡಯೋಡ್‌ಗಳಾಗಿದ್ದು, ಅವುಗಳ ಬ್ರೇಕ್‌ಡೌನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬಯಾಸ್‌ನಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ. ಒಂದು ಏಕ ಫೋಟಾನ್ SPAD ಮೇಲೆ ಬಿದ್ದಾಗ, ಅದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಅವಲಾಂಚ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುತ್ತದೆ, ಸುಲಭವಾಗಿ ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಬಹುದಾದ ದೊಡ್ಡ ಕರೆಂಟ್ ಪಲ್ಸ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತದೆ. SPADಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂವೇದನೆ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಸಮಯ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಅನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ.
ಟ್ರಾನ್ಸಿಶನ್-ಎಡ್ಜ್ ಸೆನ್ಸರ್‌ಗಳು (TESs)
TESಗಳು ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 1 ಕೆಲ್ವಿನ್‌ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ) ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಸೂಪರ್‌ಕಂಡಕ್ಟಿಂಗ್ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳಾಗಿವೆ. TES ನಿಂದ ಫೋಟಾನ್ ಹೀರಿಕೊಂಡಾಗ, ಅದು ಡಿಟೆಕ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಬಿಸಿಮಾಡುತ್ತದೆ, ಅದರ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿರೋಧದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಪತ್ತೆಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. TESಗಳು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಶಕ್ತಿ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಅನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ.
ಸೂಪರ್‌ಕಂಡಕ್ಟಿಂಗ್ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು (SNSPDs)
SNSPDs ಕ್ರಯೋಜೆನಿಕ್ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ತಂಪಾಗಿಸಲಾದ ತೆಳುವಾದ, ಸೂಪರ್‌ಕಂಡಕ್ಟಿಂಗ್ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ. ಫೋಟಾನ್ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ ಮೇಲೆ ಬಿದ್ದಾಗ, ಅದು ಸ್ಥಳೀಯವಾಗಿ ಸೂಪರ್‌ಕಂಡಕ್ಟಿವಿಟಿಯನ್ನು ಮುರಿಯುತ್ತದೆ, ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಬಹುದಾದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪಲ್ಸ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತದೆ. SNSPDs ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ವೇಗದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸಮಯವನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ.
ಉದಾಹರಣೆ: ಪ್ರಪಂಚದಾದ್ಯಂತದ ವಿವಿಧ ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀ ವಿತರಣಾ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಗಾಗಿ ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಸಮರ್ಥವಾಗಿ ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಏಕ-ಮೋಡ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾದ SNSPDs ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. SNSPDs ಟೆಲಿಕಾಂ ತರಂಗಾಂತರಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಲ್ಲವು, ಇದು ದೀರ್ಘ-ದೂರದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನಕ್ಕೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿಸುತ್ತದೆ.
ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮ್ಯಾನಿಪ್ಯುಲೇಶನ್‌ನ ಅನ್ವಯಗಳು
ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ, ನಿರ್ವಹಿಸುವ ಮತ್ತು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ರೋಮಾಂಚಕಾರಿ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ದಾರಿ ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟಿದೆ:
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್
ಫೋಟೊನಿಕ್ ಕ್ಯೂಬಿಟ್‌ಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್‌ಗೆ ದೀರ್ಘ ಸುಸಂಬದ್ಧತೆಯ ಸಮಯ ಮತ್ತು ಸುಲಭ ನಿರ್ವಹಣೆ ಸೇರಿದಂತೆ ಹಲವಾರು ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ. ಲೀನಿಯರ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ (LOQC) ಒಂದು ಭರವಸೆಯ ವಿಧಾನವಾಗಿದ್ದು, ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಗಣನೆಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಲೀನಿಯರ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಅಂಶಗಳನ್ನು (ಬೀಮ್ ಸ್ಪ್ಲಿಟರ್‌ಗಳು, ಕನ್ನಡಿಗಳು, ವೇವ್‌ಪ್ಲೇಟ್‌ಗಳು) ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಫೋಟಾನ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಟೋಪೋಲಾಜಿಕಲ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಸಹ ಅನ್ವೇಷಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ.
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕ್ರಿಪ್ಟೋಗ್ರಫಿ
BB84 ಮತ್ತು Ekert91 ನಂತಹ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀ ವಿತರಣೆ (QKD) ಪ್ರೋಟೋಕಾಲ್‌ಗಳು ಕ್ರಿಪ್ಟೋಗ್ರಾಫಿಕ್ ಕೀಗಳನ್ನು ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿ ರವಾನಿಸಲು ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. QKD ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ವಾಣಿಜ್ಯಿಕವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿವೆ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾದ್ಯಂತ ಸುರಕ್ಷಿತ ಸಂವಹನ ಜಾಲಗಳಲ್ಲಿ ನಿಯೋಜಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ.
ಉದಾಹರಣೆ: ಸ್ವಿಟ್ಜರ್‌ಲ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿನ ಕಂಪನಿಗಳು ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಆಧರಿಸಿ QKD ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುತ್ತಿವೆ ಮತ್ತು ನಿಯೋಜಿಸುತ್ತಿವೆ. ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಹಣಕಾಸು ಸಂಸ್ಥೆಗಳು ಮತ್ತು ಸರ್ಕಾರಿ ಏಜೆನ್ಸಿಗಳಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಡೇಟಾ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಸುರಕ್ಷಿತಗೊಳಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್
ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ವಿವಿಧ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ಸಂವೇದಕಗಳನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ LiDAR (ಲೈಟ್ ಡಿಟೆಕ್ಷನ್ ಅಂಡ್ ರೇಂಜಿಂಗ್) ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ 3D ನಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಟ್ರೋಲಜಿ ಕ್ಲಾಸಿಕಲ್ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಮೀರಿ ಅಳತೆಗಳ ನಿಖರತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಏಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್
ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ತಂತ್ರಗಳು ಕನಿಷ್ಠ ಬೆಳಕಿನ ಮಾನ್ಯತೆಯೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್‌ಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತವೆ. ಇದು ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಜೈವಿಕ ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ತೀವ್ರವಾದ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ಹಾನಿಗೊಳಗಾಗಬಹುದು. ಘೋಸ್ಟ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ಒಂದು ತಂತ್ರವಾಗಿದ್ದು, ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ನೇರವಾಗಿ ಸಂವಹನ ನಡೆಸದ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ವಸ್ತುವನ್ನು ಬೆಳಗಿಸಿದರೂ ಸಹ, ವಸ್ತುವಿನ ಚಿತ್ರವನ್ನು ರಚಿಸಲು ಎಂಟ್ಯಾಂಗಲ್ ಆದ ಫೋಟಾನ್ ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ.
ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮ್ಯಾನಿಪ್ಯುಲೇಶನ್‌ನ ಭವಿಷ್ಯ
ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮ್ಯಾನಿಪ್ಯುಲೇಶನ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ವೇಗವಾಗಿ ವಿಕಸನಗೊಳ್ಳುತ್ತಿದೆ. ಭವಿಷ್ಯದ ಸಂಶೋಧನಾ ನಿರ್ದೇಶನಗಳು ಸೇರಿವೆ:
- ಹೆಚ್ಚು ದಕ್ಷ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವುದು.
- ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣ ಮತ್ತು ಸ್ಕೇಲೆಬಲ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವುದು.
- ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು.
- ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಹೊಸ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುವುದು.
- ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಇತರ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳೊಂದಿಗೆ (ಉದಾ., ಸೂಪರ್‌ಕಂಡಕ್ಟಿಂಗ್ ಕ್ಯೂಬಿಟ್‌ಗಳು) ಸಂಯೋಜಿಸುವುದು.
ದೀರ್ಘ-ದೂರದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನಕ್ಕೆ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ರಿಪೀಟರ್‌ಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ರಿಪೀಟರ್‌ಗಳು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಫೋಟಾನ್ ನಷ್ಟದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಮೀರಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀ ವಿತರಣೆಯ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸಲು ಎಂಟ್ಯಾಂಗಲ್‌ಮೆಂಟ್ ಸ್ವಾಪಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಮೊರಿಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ.
ಉದಾಹರಣೆ: ಜಾಗತಿಕ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂವಹನ ಜಾಲಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ರಿಪೀಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವತ್ತ ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಸಹಯೋಗದ ಪ್ರಯತ್ನಗಳು ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿವೆ. ಈ ಯೋಜನೆಗಳು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ರಿಪೀಟರ್‌ಗಳನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಲು ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ತಾಂತ್ರಿಕ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ನಿವಾರಿಸಲು ವಿವಿಧ ದೇಶಗಳ ಸಂಶೋಧಕರನ್ನು ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸುತ್ತವೆ.
ತೀರ್ಮಾನ
ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮ್ಯಾನಿಪ್ಯುಲೇಶನ್ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ವಿವಿಧ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಕ್ರಾಂತಿಗೊಳಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಿರುವ ವೇಗವಾಗಿ ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತಿರುವ ಕ್ಷೇತ್ರವಾಗಿದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಸುರಕ್ಷಿತ ಸಂವಹನದಿಂದ ಅತಿ-ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಸಂವೇದನೆ ಮತ್ತು ಸುಧಾರಿತ ಇಮೇಜಿಂಗ್‌ವರೆಗೆ, ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಭವಿಷ್ಯಕ್ಕೆ ದಾರಿ ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತಿದೆ. ಸಂಶೋಧನೆ ಮುಂದುವರೆದಂತೆ ಮತ್ತು ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು ಹೊರಹೊಮ್ಮಿದಂತೆ, ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮ್ಯಾನಿಪ್ಯುಲೇಶನ್ ನಮ್ಮ ಸುತ್ತಲಿನ ಜಗತ್ತನ್ನು ರೂಪಿಸುವಲ್ಲಿ ನಿಸ್ಸಂದೇಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿನ ಜಾಗತಿಕ ಸಹಯೋಗದ ಪ್ರಯತ್ನವು ನಾವೀನ್ಯತೆಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಗತಿಗಳನ್ನು ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳಲಾಗುವುದು ಮತ್ತು ಎಲ್ಲಾ ರಾಷ್ಟ್ರಗಳಿಗೆ ಪ್ರಯೋಜನವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.