குவாண்டம் ஒளியியல்: ஒற்றை ஃபோட்டான் கையாளுதலில் ஒரு ஆழ்ந்த பார்வை

குவாண்டம் இயக்கவியல் மற்றும் ஒளியியலை இணைக்கும் ஒரு துறையான குவாண்டம் ஒளியியல், ஒளியின் குவாண்டம் இயல்பு மற்றும் பொருளுடன் அதன் தொடர்புகளை ஆராய்கிறது. இந்த வசீகரிக்கும் துறையின் மையத்தில் ஒற்றை ஃபோட்டான் உள்ளது – மின்காந்தக் கதிர்வீச்சின் அடிப்படைக் குவாண்டம். இந்த தனிப்பட்ட ஃபோட்டான்களைப் புரிந்துகொள்வதும் கையாளுவதும் குவாண்டம் கணினி, பாதுகாப்பான குவாண்டம் தகவல் தொடர்பு மற்றும் அதி-உணர்திறன் கொண்ட குவாண்டம் உணர்விகள் போன்ற புரட்சிகரமான தொழில்நுட்பங்களுக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த விரிவான வழிகாட்டி, ஒற்றை ஃபோட்டான் கையாளுதலின் கொள்கைகள், நுட்பங்கள் மற்றும் எதிர்காலப் பயன்பாடுகளை ஆராய்ந்து, ஆராய்ச்சியாளர்கள், மாணவர்கள் மற்றும் குவாண்டம் தொழில்நுட்பத்தின் முன்னணியில் ஆர்வமுள்ள எவருக்கும் ஒரு மதிப்புமிக்க ஆதாரத்தை வழங்குகிறது.

குவாண்டம் ஒளியியல் என்றால் என்ன?

குவாண்டம் ஒளியியல், ஒளியின் குவாண்டம் பண்புகள் முக்கியத்துவம் பெறும் நிகழ்வுகளை ஆராய்கிறது. ஒளியை ஒரு தொடர்ச்சியான அலையாகக் கருதும் பாரம்பரிய ஒளியியலைப் போலல்லாமல், குவாண்டம் ஒளியியல் அதன் தனித்துவமான, துகள் போன்ற தன்மையை அங்கீகரிக்கிறது. இந்தப் பார்வை முக்கியமானது, மிகவும் பலவீனமான ஒளிப் புலங்களைக் கையாளும்போது, தனிப்பட்ட ஃபோட்டான்களின் நிலை வரை.

குவாண்டம் ஒளியியலில் முக்கிய கருத்துக்கள்

• ஒளியின் குவாண்டமாக்கல்: ஒளியானது ஃபோட்டான்கள் எனப்படும் தனித்துவமான ஆற்றல் பொதிகளாக உள்ளது. ஒரு ஃபோட்டானின் ஆற்றல் அதன் அதிர்வெண்ணுக்கு நேர்விகிதத்தில் இருக்கும் (E = hf, இங்கு h என்பது பிளாங்க் மாறிலி).
• அலை-துகள் இருமை: ஃபோட்டான்கள் அலை போன்ற மற்றும் துகள் போன்ற நடத்தைகளை வெளிப்படுத்துகின்றன, இது குவாண்டம் இயக்கவியலின் ஒரு மூலக்கல்லாகும்.
• குவாண்டம் சூப்பர்போசிஷன்: ஒரு ஃபோட்டான் ஒரே நேரத்தில் பல நிலைகளின் ஒரு சூப்பர்போசிஷனில் இருக்க முடியும் (எ.கா., ஒரே நேரத்தில் பல முனைவாக்க நிலைகளில் இருப்பது).
• குவாண்டம் பின்னல்: இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட ஃபோட்டான்களை அவை எவ்வளவு தொலைவில் இருந்தாலும் ஒரே விதியைப் பகிர்ந்து கொள்ளும் வகையில் இணைக்க முடியும். குவாண்டம் தகவல்தொடர்புக்கு இது மிகவும் முக்கியமானது.
• குவாண்டம் குறுக்கீடு: ஃபோட்டான்கள் தங்களுக்குள்ளும் ஒன்றுக்கொன்று குறுக்கிடவும் முடியும், இது பாரம்பரிய ஒளியியலில் காணப்படுவதிலிருந்து முற்றிலும் மாறுபட்ட குறுக்கீட்டு வடிவங்களுக்கு வழிவகுக்கிறது.

ஒற்றை ஃபோட்டான்களின் முக்கியத்துவம்

ஒற்றை ஃபோட்டான்கள் குவாண்டம் தகவலின் கட்டுமான அலகுகள் மற்றும் பல்வேறு குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்களில் ஒரு முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன:

• குவாண்டம் கணினி: ஒற்றை ஃபோட்டான்கள் குபிட்களை (குவாண்டம் பிட்கள்) பிரதிநிதித்துவப்படுத்த முடியும், இது குவாண்டம் கணக்கீட்டின் அடிப்படை அலகுகளாகும். அவற்றின் சூப்பர்போசிஷன் மற்றும் பின்னல் பண்புகள், பாரம்பரிய கணினிகளுக்கு சாத்தியமில்லாத கணக்கீடுகளைச் செய்ய குவாண்டம் வழிமுறைகளை செயல்படுத்துகின்றன.
• குவாண்டம் குறியாக்கவியல்: ரகசியத்தன்மையை உறுதிப்படுத்த குவாண்டம் இயற்பியலின் விதிகளைப் பயன்படுத்தி, குறியாக்கம் செய்யப்பட்ட தகவலைப் பாதுகாப்பான முறையில் அனுப்ப ஒற்றை ஃபோட்டான்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒட்டுக்கேட்கும் முயற்சிகள் தவிர்க்க முடியாமல் ஃபோட்டான்களின் குவாண்டம் நிலையைத் தொந்தரவு செய்து, அனுப்புநரையும் பெறுநரையும் எச்சரிக்கின்றன.
• குவாண்டம் உணர்தல்: ஈர்ப்பு அலைகள் அல்லது ரசாயனங்களின் சிறிதளவு போன்ற மங்கலான சமிக்ஞைகளைக் கண்டறிய நம்பமுடியாத உணர்திறன் கொண்ட உணர்விகளை உருவாக்க ஒற்றை ஃபோட்டான்களைப் பயன்படுத்தலாம்.
• குவாண்டம் படமெடுத்தல்: ஒற்றை-ஃபோட்டான் படமெடுக்கும் நுட்பங்கள் குறைந்தபட்ச ஒளி வெளிப்பாட்டுடன் உயர்-தெளிவுத்திறன் கொண்ட படங்களை எடுக்க அனுமதிக்கின்றன, இது உயிரியல் மாதிரிகளுக்கு குறிப்பாக பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

ஒற்றை ஃபோட்டான்களை உருவாக்குதல்

நம்பகமான ஒற்றை ஃபோட்டான் மூலங்களை உருவாக்குவது குவாண்டம் ஒளியியலில் ஒரு பெரிய சவாலாகும். பல முறைகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன, ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த நன்மைகள் மற்றும் தீமைகளைக் கொண்டுள்ளன:

தன்னிச்சையான பாராமெட்ரிக் கீழ்-மாற்றம் (SPDC)

சிக்கலான ஃபோட்டான் ஜோடிகளை உருவாக்குவதற்கான மிகவும் பொதுவான நுட்பம் SPDC ஆகும். ஒரு நேரியல் அல்லாத படிகம் ஒரு லேசர் கற்றை மூலம் உந்தப்படுகிறது, மேலும் எப்போதாவது ஒரு பம்ப் ஃபோட்டான் சிக்னல் மற்றும் ஐட்லர் ஃபோட்டான்கள் எனப்படும் இரண்டு குறைந்த ஆற்றல் ஃபோட்டான்களாகப் பிரிகிறது. இந்த ஃபோட்டான்கள் முனைவாக்கம் அல்லது உந்தம் போன்ற பல்வேறு பண்புகளில் பின்னல் கொண்டுள்ளன. உருவாக்கப்பட்ட ஃபோட்டான்களின் விரும்பிய பண்புகளைப் பொறுத்து பல்வேறு வகையான படிகங்கள் (எ.கா., பீட்டா-பேரியம் போரேட் - BBO, லித்தியம் நையோபேட் - LiNbO3) மற்றும் பம்ப் லேசர் அலைநீளங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

உதாரணம்: சிவப்பு அல்லது அகச்சிவப்பு நிறமாலையில் பின்னலான ஃபோட்டான் ஜோடிகளை உருவாக்க, உலகெங்கிலும் உள்ள பல ஆய்வகங்கள் BBO படிகத்தை உந்தும் நீல லேசருடன் SPDC-ஐப் பயன்படுத்துகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, சிங்கப்பூரில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் குவாண்டம் டெலிபோர்ட்டேஷன் சோதனைகளுக்கு மிகவும் சிக்கலான ஃபோட்டான் ஜோடிகளை உருவாக்க SPDC-ஐப் பயன்படுத்தியுள்ளனர்.

குவாண்டம் புள்ளிகள்

குவாண்டம் புள்ளிகள் குறைக்கடத்தி நானோகிரிஸ்டல்கள் ஆகும், அவை லேசர் துடிப்பால் தூண்டப்படும்போது ஒற்றை ஃபோட்டான்களை வெளியிட முடியும். அவற்றின் சிறிய அளவு எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளை கட்டுப்படுத்துகிறது, இது தனித்துவமான ஆற்றல் நிலைகளுக்கு வழிவகுக்கிறது. ஒரு எலக்ட்ரான் இந்த நிலைகளுக்கு இடையில் மாறும்போது, அது ஒரு ஒற்றை ஃபோட்டானை வெளியிடுகிறது. குவாண்டம் புள்ளிகள் தேவைக்கேற்ப ஒற்றை ஃபோட்டான் உருவாக்கத்திற்கான திறனை வழங்குகின்றன.

உதாரணம்: ஐரோப்பாவில் உள்ள விஞ்ஞானிகள் குவாண்டம் தகவல் தொடர்பு நெட்வொர்க்குகளில் ஒருங்கிணைப்பதற்காக குவாண்டம் புள்ளி அடிப்படையிலான ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலங்களை உருவாக்குகின்றனர். அவை அதிக பிரகாசத்தை வழங்குகின்றன மற்றும் திட-நிலை சாதனங்களில் ஒருங்கிணைக்கப்படலாம்.

வைரத்தில் நைட்ரஜன்-வெற்றிட (NV) மையங்கள்

NV மையங்கள் என்பது வைரப் படிகத்தில் உள்ள புள்ளி குறைபாடுகளாகும், அங்கு ஒரு நைட்ரஜன் அணு ஒரு வெற்றிடத்திற்கு அடுத்ததாக ஒரு கார்பன் அணுவை மாற்றுகிறது. இந்த குறைபாடுகள் லேசர் மூலம் தூண்டப்படும்போது உடனொளிர்வுத்தன்மையை வெளிப்படுத்துகின்றன. வெளிப்படும் ஒளியை ஒற்றை ஃபோட்டான்களைத் தனிமைப்படுத்த வடிகட்டலாம். NV மையங்கள் அவற்றின் நீண்ட ஒத்திசைவு நேரங்கள் மற்றும் சுற்றுப்புற நிலைமைகளுடன் இணக்கத்தன்மை காரணமாக குவாண்டம் உணர்தல் மற்றும் குவாண்டம் தகவல் செயலாக்கத்திற்கு நம்பிக்கைக்குரியவை.

உதாரணம்: ஆஸ்திரேலியாவில் உள்ள ஆராய்ச்சி குழுக்கள் மிகவும் உணர்திறன் கொண்ட காந்தப்புல உணர்விகளை உருவாக்குவதற்காக வைரத்தில் உள்ள NV மையங்களை ஆராய்ந்து வருகின்றன. NV மையத்தின் சுழல் நிலை காந்தப்புலங்களுக்கு உணர்திறன் கொண்டது, இது நானோ அளவில் துல்லியமான அளவீடுகளை அனுமதிக்கிறது.

அணு கூட்டங்கள்

அணு கூட்டங்களின் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தூண்டுதல் ஒற்றை ஃபோட்டான்களின் உமிழ்வுக்கு வழிவகுக்கும். மின்காந்த முறையில் தூண்டப்பட்ட ஒளிபுகுந்தன்மை (EIT) போன்ற நுட்பங்கள் அணுக்களுடன் ஒளியின் தொடர்பைக் கட்டுப்படுத்தவும், தேவைக்கேற்ப ஒற்றை ஃபோட்டான்களை உருவாக்கவும் பயன்படுத்தப்படலாம். கார அணுக்கள் (எ.கா., ருபிடியம், சீசியம்) பெரும்பாலும் இந்த சோதனைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

உதாரணம்: கனடாவில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் குளிர் அணு கூட்டங்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒற்றை ஃபோட்டான் மூலங்களை நிரூபித்துள்ளனர். இந்த மூலங்கள் அதிக தூய்மையை வழங்குகின்றன மற்றும் குவாண்டம் விசை விநியோகத்திற்காகப் பயன்படுத்தப்படலாம்.

ஒற்றை ஃபோட்டான்களை கையாளுதல்

உருவாக்கப்பட்டவுடன், பல்வேறு குவாண்டம் செயல்பாடுகளைச் செய்ய ஒற்றை ஃபோட்டான்கள் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்டு கையாளப்பட வேண்டும். இது அவற்றின் முனைவாக்கம், பாதை மற்றும் வருகை நேரத்தைக் கட்டுப்படுத்துவதை உள்ளடக்கியது.

முனைவாக்கக் கட்டுப்பாடு

ஒரு ஃபோட்டானின் முனைவாக்கம் அதன் மின்புல அலைவின் திசையை விவரிக்கிறது. முனைவாக்கக் கற்றைப் பிரிப்பான்கள் (PBSs) என்பது ஒரு முனைவாக்கத்துடன் ஃபோட்டான்களைக் கடத்தும் மற்றும் செங்குத்தான முனைவாக்கத்துடன் ஃபோட்டான்களைப் பிரதிபலிக்கும் ஒளியியல் கூறுகளாகும். அலைத்தட்டுகள் (எ.கா., அரை-அலைத் தட்டுகள், கால்-அலைத் தட்டுகள்) ஃபோட்டான்களின் முனைவாக்கத்தைச் சுழற்றப் பயன்படுகின்றன.

உதாரணம்: ஒரு குவாண்டம் விசை விநியோக நெறிமுறைக்காக, ஒரு ஒற்றை ஃபோட்டானை கிடைமட்ட மற்றும் செங்குத்து முனைவாக்கத்தின் ஒரு குறிப்பிட்ட சூப்பர்போசிஷனில் தயாரிக்க வேண்டியதை கற்பனை செய்து பாருங்கள். அரை-அலை மற்றும் கால்-அலை தட்டுகளின் கலவையைப் பயன்படுத்தி, விஞ்ஞானிகள் ஃபோட்டானின் முனைவாக்கத்தை துல்லியமாக அமைக்க முடியும், இது குவாண்டம் விசையின் பாதுகாப்பான பரிமாற்றத்தை அனுமதிக்கிறது.

பாதைக் கட்டுப்பாடு

கற்றைப் பிரிப்பான்கள் (BSs) என்பது உள்வரும் ஃபோட்டான் கற்றையை இரண்டு பாதைகளாகப் பிரிக்கும் பகுதியளவு பிரதிபலிக்கும் கண்ணாடிகள் ஆகும். குவாண்டம் உலகில், ஒரு ஒற்றை ஃபோட்டான் ஒரே நேரத்தில் இரண்டு பாதைகளிலும் இருக்கும் ஒரு சூப்பர்போசிஷனில் இருக்க முடியும். கண்ணாடிகள் மற்றும் பட்டகங்கள் விரும்பிய பாதைகளில் ஃபோட்டான்களை வழிநடத்தப் பயன்படுகின்றன.

உதாரணம்: புகழ்பெற்ற மாக்-ஜெண்டர் குறுக்கீட்டுமானி இரண்டு பாதைகளுக்கு இடையில் குறுக்கீட்டை உருவாக்க இரண்டு கற்றைப் பிரிப்பான்கள் மற்றும் இரண்டு கண்ணாடிகளைப் பயன்படுத்துகிறது. குறுக்கீட்டுமானிக்குள் அனுப்பப்படும் ஒரு ஒற்றை ஃபோட்டான் ஒரே நேரத்தில் இரண்டு பாதைகளையும் எடுக்கும் ஒரு சூப்பர்போசிஷனாகப் பிரியும், மேலும் வெளியீட்டில் உள்ள குறுக்கீடு பாதை நீள வேறுபாட்டைப் பொறுத்தது. இது குவாண்டம் சூப்பர்போசிஷன் மற்றும் குறுக்கீட்டின் ஒரு அடிப்படை செயல்விளக்கமாகும்.

நேரக் கட்டுப்பாடு

பல குவாண்டம் பயன்பாடுகளுக்கு ஒற்றை ஃபோட்டான்களின் வருகை நேரத்தின் மீது துல்லியமான கட்டுப்பாடு மிக முக்கியமானது. எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்கள் (EOMs) ஒரு ஃபோட்டானின் முனைவாக்கத்தை விரைவாக மாற்றப் பயன்படுத்தப்படலாம், இது நேர-கேடட் கண்டறிதலை அல்லது ஃபோட்டானின் தற்காலிக வடிவத்தைக் கையாள அனுமதிக்கிறது.

உதாரணம்: குவாண்டம் கணினியில், ஒரு குவாண்டம் கேட் செயல்பாட்டைச் செய்ய ஃபோட்டான்கள் ஒரு கண்டறிவானை ஒரு துல்லியமான நேரத்தில் அடைய வேண்டியிருக்கலாம். ஒரு EOM ஆனது ஃபோட்டானின் முனைவாக்கத்தை விரைவாக மாற்றப் பயன்படுத்தப்படலாம், இது அதன் கண்டறிதலின் நேரத்தைக் கட்டுப்படுத்த ஒரு வேகமான ஒளியியல் சுவிட்சாக திறம்பட செயல்படுகிறது.

ஃபைபர் ஆப்டிக்ஸ் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த ஃபோட்டானிக்ஸ்

ஃபைபர் ஆப்டிக்ஸ் நீண்ட தூரங்களுக்கு ஒற்றை ஃபோட்டான்களை வழிநடத்தவும் அனுப்பவும் ஒரு வசதியான வழியை வழங்குகிறது. ஒருங்கிணைந்த ஃபோட்டானிக்ஸ் ஒரு சிப்பில் ஒளியியல் கூறுகளை உருவாக்குவதை உள்ளடக்கியது, இது சிக்கலான குவாண்டம் சுற்றுகளை உருவாக்க உதவுகிறது. ஒருங்கிணைந்த ஃபோட்டானிக்ஸ் சிறிய தன்மை, நிலைத்தன்மை மற்றும் அளவிடுதல் ஆகியவற்றின் நன்மைகளை வழங்குகிறது.

உதாரணம்: ஜப்பானில் உள்ள குழுக்கள் குவாண்டம் விசை விநியோகத்திற்காக ஒருங்கிணைந்த ஃபோட்டானிக் சுற்றுகளை உருவாக்குகின்றன. இந்த சுற்றுகள் ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலங்கள், கண்டறிகள் மற்றும் ஒளியியல் கூறுகளை ஒரே சிப்பில் ஒருங்கிணைத்து, குவாண்டம் தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளை மிகவும் கச்சிதமாகவும் நடைமுறைக்கு ஏற்றதாகவும் ஆக்குகின்றன.

ஒற்றை ஃபோட்டான்களைக் கண்டறிதல்

ஒற்றை ஃபோட்டான்களைக் கண்டறிவது குவாண்டம் ஒளியியலின் மற்றொரு முக்கிய அம்சமாகும். பாரம்பரிய ஃபோட்டோடெக்டர்கள் தனிப்பட்ட ஃபோட்டான்களைக் கண்டறியும் அளவுக்கு உணர்திறன் கொண்டவை அல்ல. இதை அடைய சிறப்பு கண்டறிகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன:

ஒற்றை-ஃபோட்டான் அவலாஞ்ச் டையோட்கள் (SPADs)

SPADகள் என்பவை அவற்றின் முறிவு மின்னழுத்தத்திற்கு மேல் சார்புடைய குறைக்கடத்தி டையோட்கள் ஆகும். ஒரு ஒற்றை ஃபோட்டான் SPAD-ஐத் தாக்கும் போது, அது எலக்ட்ரான்களின் ஒரு பனிச்சரிவைத் தூண்டுகிறது, இது எளிதில் கண்டறியக்கூடிய ஒரு பெரிய மின்னோட்டத் துடிப்பை உருவாக்குகிறது. SPADகள் அதிக உணர்திறன் மற்றும் நல்ல நேரத் தெளிவை வழங்குகின்றன.

மாற்று-முனை உணர்விகள் (TESs)

TESகள் என்பவை மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில் (வழக்கமாக 1 கெல்வின் கீழே) செயல்படும் மீக்கடத்து கண்டறிகள் ஆகும். ஒரு ஃபோட்டான் TES-ஆல் உறிஞ்சப்படும்போது, அது கண்டறியை சூடாக்கி, அதன் மின்தடையை மாற்றுகிறது. மின்தடையில் ஏற்படும் மாற்றம் அதிக துல்லியத்துடன் அளவிடப்படுகிறது, இது ஒற்றை ஃபோட்டான்களைக் கண்டறிய அனுமதிக்கிறது. TESகள் சிறந்த ஆற்றல் தெளிவை வழங்குகின்றன.

மீக்கடத்து நானோவயர் ஒற்றை-ஃபோட்டான் கண்டறிகள் (SNSPDs)

SNSPDs கிரையோஜெனிக் வெப்பநிலைக்கு குளிர்விக்கப்பட்ட ஒரு மெல்லிய, மீக்கடத்து நானோவயரைக் கொண்டிருக்கும். ஒரு ஃபோட்டான் நானோவயரைத் தாக்கும் போது, அது உள்நாட்டில் மீக்கடத்தலை உடைத்து, கண்டறியக்கூடிய ஒரு மின்னழுத்தத் துடிப்பை உருவாக்குகிறது. SNSPDs அதிக செயல்திறன் மற்றும் வேகமான பதிலளிப்பு நேரங்களை வழங்குகின்றன.

உதாரணம்: உலகெங்கிலும் உள்ள பல்வேறு ஆராய்ச்சிக் குழுக்கள் குவாண்டம் தகவல்தொடர்பு மற்றும் குவாண்டம் விசை விநியோக சோதனைகளுக்காக ஒற்றை ஃபோட்டான்களை திறமையாகக் கண்டறிய ஒற்றை-முறை ஒளியியல் இழைகளுடன் இணைக்கப்பட்ட SNSPD-களைப் பயன்படுத்துகின்றன. SNSPD-கள் தொலைத்தொடர்பு அலைநீளங்களில் செயல்பட முடியும், இது நீண்ட தூர குவாண்டம் தகவல்தொடர்புக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.

ஒற்றை ஃபோட்டான் கையாளுதலின் பயன்பாடுகள்

ஒற்றை ஃபோட்டான்களை உருவாக்க, கையாள மற்றும் கண்டறியும் திறன் பல அற்புதமான பயன்பாடுகளுக்கு வழிவகுத்துள்ளது:

குவாண்டம் கணினி

ஃபோட்டானிக் க்யூபிட்கள் குவாண்டம் கணினிக்கு நீண்ட ஒத்திசைவு நேரங்கள் மற்றும் கையாளுதலின் எளிமை உள்ளிட்ட பல நன்மைகளை வழங்குகின்றன. நேரியல் ஒளியியல் குவாண்டம் கணினி (LOQC) என்பது ஒற்றை ஃபோட்டான்களுடன் குவாண்டம் கணக்கீடுகளைச் செய்ய நேரியல் ஒளியியல் கூறுகளை (கற்றைப் பிரிப்பான்கள், கண்ணாடிகள், அலைத்தட்டுகள்) பயன்படுத்தும் ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய அணுகுமுறையாகும். ஃபோட்டான்களுடன் டோபாலஜிக்கல் குவாண்டம் கணினியும் ஆராயப்படுகிறது.

குவாண்டம் குறியாக்கவியல்

BB84 மற்றும் Ekert91 போன்ற குவாண்டம் விசை விநியோக (QKD) நெறிமுறைகள், குறியாக்கவியல் விசைகளை பாதுகாப்பாக அனுப்ப ஒற்றை ஃபோட்டான்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. QKD அமைப்புகள் வணிக ரீதியாகக் கிடைக்கின்றன மற்றும் உலகளவில் பாதுகாப்பான தகவல் தொடர்பு நெட்வொர்க்குகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

உதாரணம்: சுவிட்சர்லாந்தில் உள்ள நிறுவனங்கள் ஒற்றை ஃபோட்டான் தொழில்நுட்பத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட QKD அமைப்புகளை தீவிரமாக உருவாக்கி வரிசைப்படுத்துகின்றன. இந்த அமைப்புகள் நிதி நிறுவனங்கள் மற்றும் அரசாங்க நிறுவனங்களில் முக்கியமான தரவு பரிமாற்றத்தைப் பாதுகாக்கப் பயன்படுகின்றன.

குவாண்டம் உணர்தல்

ஒற்றை-ஃபோட்டான் கண்டறிகள் பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்ட உணர்விகளை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படலாம். எடுத்துக்காட்டாக, ஒற்றை-ஃபோட்டான் LiDAR (ஒளி கண்டறிதல் மற்றும் வரம்பு) அதிக துல்லியத்துடன் 3D வரைபடங்களை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படலாம். குவாண்டம் அளவியல், ஒற்றை ஃபோட்டான்கள் உட்பட குவாண்டம் விளைவுகளைப் பயன்படுத்தி, பாரம்பரிய வரம்புகளுக்கு அப்பாற்பட்ட அளவீடுகளின் துல்லியத்தை மேம்படுத்துகிறது.

குவாண்டம் படமெடுத்தல்

ஒற்றை-ஃபோட்டான் படமெடுக்கும் நுட்பங்கள் குறைந்தபட்ச ஒளி வெளிப்பாட்டுடன் உயர்-தெளிவுத்திறன் கொண்ட படங்களை எடுக்க அனுமதிக்கின்றன. இது குறிப்பாக உயிரியல் மாதிரிகளுக்கு பயனுள்ளதாக இருக்கும், அவை அதிக தீவிரம் கொண்ட ஒளியால் சேதமடையக்கூடும். கோஸ்ட் இமேஜிங் என்பது ஒரு பொருளின் படத்தை உருவாக்க பின்னலான ஃபோட்டான் ஜோடிகளைப் பயன்படுத்தும் ஒரு நுட்பமாகும், பொருள் கண்டறியுடன் நேரடியாகத் தொடர்பு கொள்ளாத ஒளியால் ஒளிரூட்டப்பட்டாலும் கூட.

ஒற்றை ஃபோட்டான் கையாளுதலின் எதிர்காலம்

ஒற்றை ஃபோட்டான் கையாளுதல் துறை வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது. எதிர்கால ஆராய்ச்சி திசைகள் பின்வருமாறு:

• மிகவும் திறமையான மற்றும் நம்பகமான ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலங்களை உருவாக்குதல்.
• மிகவும் சிக்கலான மற்றும் அளவிடக்கூடிய குவாண்டம் ஃபோட்டானிக் சுற்றுகளை உருவாக்குதல்.
• ஒற்றை-ஃபோட்டான் கண்டறிகளின் செயல்திறனை மேம்படுத்துதல்.
• ஒற்றை-ஃபோட்டான் தொழில்நுட்பங்களின் புதிய பயன்பாடுகளை ஆராய்தல்.
• குவாண்டம் ஃபோட்டானிக்ஸை மற்ற குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்களுடன் (எ.கா., மீக்கடத்து க்யூபிட்கள்) ஒருங்கிணைத்தல்.

நீண்ட தூர குவாண்டம் தகவல்தொடர்புக்கு குவாண்டம் ரிப்பீட்டர்களின் வளர்ச்சி மிக முக்கியமானது. குவாண்டம் ரிப்பீட்டர்கள், ஒளியியல் இழைகளில் ஃபோட்டான் இழப்பால் விதிக்கப்படும் வரம்புகளுக்கு அப்பால் குவாண்டம் விசை விநியோகத்தின் வரம்பை நீட்டிக்க பின்னல் இடமாற்று மற்றும் குவாண்டம் நினைவகங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.

உதாரணம்: உலகளாவிய குவாண்டம் தகவல் தொடர்பு நெட்வொர்க்குகளை செயல்படுத்த குவாண்டம் ரிப்பீட்டர்களை உருவாக்குவதில் சர்வதேச கூட்டு முயற்சிகள் கவனம் செலுத்துகின்றன. இந்த திட்டங்கள் நடைமுறை குவாண்டம் ரிப்பீட்டர்களை உருவாக்குவதுடன் தொடர்புடைய தொழில்நுட்ப சவால்களை சமாளிக்க பல்வேறு நாடுகளைச் சேர்ந்த ஆராய்ச்சியாளர்களை ஒன்றிணைக்கின்றன.

முடிவுரை

ஒற்றை ஃபோட்டான் கையாளுதல் என்பது அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தின் பல்வேறு அம்சங்களில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும் திறனைக் கொண்ட வேகமாக வளர்ந்து வரும் ஒரு துறையாகும். குவாண்டம் கணினி மற்றும் பாதுகாப்பான தகவல்தொடர்பு முதல் அதி-உணர்திறன் உணர்தல் மற்றும் மேம்பட்ட படமெடுத்தல் வரை, தனிப்பட்ட ஃபோட்டான்களைக் கட்டுப்படுத்தும் திறன் ஒரு குவாண்டம் எதிர்காலத்திற்கு வழி வகுக்கிறது. ஆராய்ச்சி முன்னேறும்போது மற்றும் புதிய தொழில்நுட்பங்கள் வெளிவரும்போது, நம்மைச் சுற்றியுள்ள உலகை வடிவமைப்பதில் ஒற்றை ஃபோட்டான் கையாளுதல் சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி பெருகிய முறையில் முக்கிய பங்கு வகிக்கும். இந்தத் துறையில் உலகளாவிய கூட்டு முயற்சி, புதுமைகள் மற்றும் முன்னேற்றங்கள் பகிரப்பட்டு அனைத்து நாடுகளுக்கும் பயனளிக்கும் என்பதை உறுதி செய்கிறது.