ஒளி எப்போது வந்து சேரும்? அதையும் கட்டுப்படுத்தும் புதிய ஃபோட்டானிக் சிப் வடிவமைப்பு

சிப் ஒன்றின் வழியே செல்லும் ஒளித் துடிப்புகள் எவ்வளவு நேரம் எடுத்துப் பயணிக்கும் — அதாவது அவை எப்போது வந்து சேரும் — என்பதைக் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய, புரோகிராம் செய்யத்தக்க ஃபோட்டானிக் சர்க்யூட்டை சியோல் நேஷனல் யுனிவர்சிட்டி மற்றும் யுனிவர்சிட்டி ஆஃப் சியோல் ஆராய்ச்சியாளர்கள் வடிவமைத்துள்ளனர். இன்றைய ஒளியியல் சாதனங்களில் தாமதம் தயாரிப்பின்போதே நிரந்தரமாக நிர்ணயிக்கப்படுகிறது. ஆனால் இந்தப் புதிய அமைப்பில், ஒளி சிக்னலின் தாமதம், அலைவரிசை அகலம், ஏன் அதிர்வெண் பண்புகளையும் கூட பின்னர் மாற்றியமைக்க முடியும். இந்த வடிவமைப்பு தற்போது கோட்பாடு, எண்ணியல் மாடலிங், மின்காந்த சிமுலேஷன் நிலையில் மட்டுமே உள்ளது.

எலெக்ட்ரான்களுக்குப் பதில் ஒளியாகத் தரவை நகர்த்தும் தொழில்நுட்பமே ஃபோட்டானிக்ஸ். வழக்கமான செயலிகளில் உள்ள உலோக இணைப்புகளை விடக் குறைந்த வெப்பத்துடன், மிகப் பெரிய அளவிலான தரவை இது சுமந்து செல்லும். ஆனால் கம்ப்யூட்டிங்கில் வேகம் மட்டும் போதாது; சிக்னல்கள் சரியான நேரத்தில் வந்து சேர வேண்டும். சிக்னல்களைத் தாமதப்படுத்துதல், ஒத்திசைத்தல், தற்காலிகமாகத் தேக்குதல், வடிகட்டுதல் — இவை எலெக்ட்ரானிக்ஸில் எளிது; ஃபோட்டானிக்ஸில் கடினம்.

தற்போதுள்ள ஒரு வழிமுறை, 'கப்பிள்டு-ரெசனேட்டர்-இண்டியூஸ்டு டிரான்ஸ்பரன்சி' (Coupled-Resonator-Induced Transparency — CRIT) எனப்படும் நுட்பம். குறிப்பிட்ட அதிர்வெண் ஒளியைத் தமக்குள் சுற்றவைக்கும் நுண்ணிய அமைப்புகளான ஆப்டிகல் ரெசனேட்டர்கள் இதில் பயன்படுகின்றன. அவற்றின் ஒளி அலைகள் ஒன்றுடன் ஒன்று குறுக்கிடும்போது, குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்கள் கணிசமான தாமதத்துடன் கடந்து செல்லக்கூடிய குறுகிய சாளரம் உருவாகிறது. ஆனால் இப்படி ஒரு சிப் தயாரிக்கப்பட்டுவிட்டால், அதன் செயல்பாடு மாறாது; வேறு தாமதமோ வேறு அதிர்வெண் பண்போ வேண்டுமெனில், பெரும்பாலும் புதிய சிப்பே தேவைப்படும்.

சியோல் குழுவின் வடிவமைப்பில், ரெசனேட்டர் வலையமைப்புடன் மாற்றியமைக்கக்கூடிய இரண்டு 'லூப் கப்ளர்கள்' சேர்க்கப்படுகின்றன. ஒளியுடன் வலுவாக ஊடாடும் 'பிரைட் மோட்', பலவீனமாக ஊடாடும் 'டார்க் மோட்' ஆகிய இரு நிலைகளையும் இது ஒரே கட்டுப்படுத்தக்கூடிய அமைப்பாக நடத்துகிறது. கோட்பாட்டு நிரூபணங்களில், ஒரே சர்க்யூட்டில் டிரான்ஸ்மிஷன் பட்டையின் அகலம், வடிவம், ஒளி கடந்து செல்லும் திறன், துடிப்புகளின் தாமத அளவு ஆகியவற்றை மாற்ற முடிந்தது. சர்க்யூட் இயங்கிக் கொண்டிருக்கும்போதே தாமதத்தை மாற்றவும் முடியும் என்று எண்ணியல் சிமுலேஷன்கள் காட்டின. கடந்து செல்லும் ஒளியின் அதிர்வெண்ணையும் இந்த வடிவமைப்பால் மாற்ற முடியும்.

நடைமுறையில் இது சாத்தியமா என்பதைச் சோதிக்க, சிலிக்கான்-நைட்ரைடு ஃபோட்டானிக் சிப் தளத்தில் இந்த வடிவமைப்பை முப்பரிமாண மின்காந்த சிமுலேஷன்களில் குழு மாடல் செய்தது. பொருள் இழப்புகள், பின்சிதறல், ஃபேஸ் பிழைகள், அருகிலுள்ள பாகங்களுக்கு இடையேயான வெப்பக் குறுக்கீடு போன்ற நிஜ உலகக் குறைபாடுகளும் இதில் சேர்க்கப்பட்டன. அப்படியும் இந்த அமைப்பு செயல்பட்டது — தற்போதுள்ள ஃபோட்டானிக் உற்பத்தித் தொழில்நுட்பத்திலேயே இதை உருவாக்க முடியும் என்பதற்கான அறிகுறி இது.