क्रिस्टल सतह पर अणुओं ने पहली बार अंतिम क्वांटम सीमा को छुआ

जर्मनी के मैक्स प्लांक इंस्टीट्यूट फॉर द साइंस ऑफ लाइट (MPL) के शोधकर्ताओं ने एक ऐसा तरीका खोजा है जिससे ठोस सतह पर मौजूद अलग-अलग अणुओं को इतना स्थिर रखा जा सके कि वे अपने क्वांटम गुणों को मूल भौतिक सीमा तक बनाए रख सकें। इससे पहले यह सिर्फ निर्वात या किसी ठोस पदार्थ के भीतर ही संभव था। MPL के नैनो-ऑप्टिक्स डिवीज़न के प्रमुख प्रोफेसर वाहिद सैंडोगदार के नेतृत्व में हुए इस शोध के नतीजे जर्नल साइंस में प्रकाशित हुए हैं।

प्रकाश के साथ ज़ोरदार तरीके से अंतःक्रिया करने वाले एकल परमाणु और अणु जैसे क्वांटम उत्सर्जक, एकल फोटॉन पैदा कर सकते हैं, क्वांटम जानकारी संग्रहीत कर सकते हैं और क्वांटम एंटैंगलमेंट को आगे ले जा सकते हैं। इनका उपयोग क्वांटम संचार और कंप्यूटिंग में होता है। इन्हें एक-एक करके अध्ययन करने के लिए आमतौर पर इन्हें निर्वात में फंसाना या किसी ठोस पदार्थ के भीतर बिठाना पड़ता है। किसी सुलभ सतह पर एक को रखने से उसे जांचना और नियंत्रित करना आसान हो जाता। लेकिन असली दुनिया की सतहों पर मौजूद गंदगी हमेशा एक शोरगुल भरा माहौल बनाती है, जो इसकी नाज़ुक क्वांटम अवस्था को जल्दी बिगाड़ देता है।

टीम ने इस तथ्य का इस्तेमाल किया कि एक खास कार्बनिक क्रिस्टल कमरे के तापमान पर धीरे-धीरे वाष्पित होता है, और सतह की गंदगी को अपने साथ ले जाता है। उन्होंने एक छोटे क्रिस्टल को निर्वात-सीलबंद क्रायोस्टेट में रखा, उसकी बाहरी परतों को वाष्पित होने दिया, फिर आगे वाष्पीकरण रोकने के लिए उसे परम शून्य से कुछ डिग्री ऊपर तक ठंडा किया। इसके बाद एक सूक्ष्म-निर्मित भट्टी का उपयोग करके ताज़ा साफ की गई सतह पर अणुओं को जमाया।

अणुओं ने लगातार फूरियर सीमा को छुआ, जो किसी क्वांटम उत्सर्जक के लिए सैद्धांतिक अधिकतम सुसंगति समय है। इसका मतलब है कि उन्हें असामान्य रूप से शांत और स्थिर माहौल मिला। MPL के नैनो-ऑप्टिक्स डिवीज़न के डॉ. एलेक्सी शकारिन ने कहा, "क्वांटम उत्सर्जकों की गुणवत्ता उनके सुसंगति समय से आंकी जा सकती है। यह बताता है कि वे कितनी देर तक अपना क्वांटम गुण बनाए रखते हैं।" शोरगुल भरे माहौल में, यह सुसंगति सैकड़ों या हज़ारों गुना कम हो सकती है। सतह ने अणुओं को एक खास दिशा में बैठाया भी और उनकी ऊर्जा को भी बदल दिया।

शोधकर्ताओं का कहना है कि आगे का काम इस तकनीक को एटॉमिक फोर्स माइक्रोस्कोपी और स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी के साथ जोड़ने पर केंद्रित होगा। इससे सतह पर मौजूद अलग-अलग क्वांटम उत्सर्जकों पर नैनोमीटर स्तर का नियंत्रण मिल सकता है।