குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்களுக்கான ஒருங்கிணைந்த ஃபோட்டானிக்ஸ்

பேடர்போர்ன் இயற்பியலாளர் பேராசிரியர் கிளாஸ் ஜான்ஸ் தலைமையிலான சர்வதேச விஞ்ஞானிகள் குழு, ஒருங்கிணைந்த ஃபோட்டானிக்ஸ் சாத்தியமான, உலகளாவிய கண்ணோட்டம், பின்னணி மற்றும் எல்லைகள் பற்றிய விரிவான கண்ணோட்டத்தை தொகுத்துள்ளது. குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்களுக்கான ஒருங்கிணைந்த ஃபோட்டானிக் சர்க்யூட்களுக்கான திட்ட வரைபடம், இப்போது நேச்சர் ரிவியூஸ் இயற்பியலில் வெளியிடப்பட்டுள்ளது. மதிப்பாய்வு அடிப்படை தொழில்நுட்பங்களை கோடிட்டுக் காட்டுகிறது, மேலும் ஆராய்ச்சியின் தற்போதைய நிலையை முன்வைக்கிறது மற்றும் சாத்தியமான எதிர்கால பயன்பாடுகளை விவரிக்கிறது.

“ஃபோட்டானிக் குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்கள் கடந்த 20 ஆண்டுகளில் பல முக்கியமான மைல்கற்களை எட்டியுள்ளன. இருப்பினும், ஆய்வகத்திலிருந்து தினசரி பயன்பாடுகளுக்கு முடிவுகளை மொழிபெயர்க்கும் போது அளவிடுதல் ஒரு பெரிய சவாலாக உள்ளது. பயன்பாடுகளுக்கு பெரும்பாலும் 1,000-க்கும் மேற்பட்ட ஒளியியல் கூறுகள் தேவைப்படுகின்றன. இவை அனைத்தும் ஃபோட்டானிக் குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்கள், கிளாசிக்கல் ஃபோட்டானிக் ஒருங்கிணைப்பின் இணையான வளர்ச்சியிலிருந்து பயனடையலாம்” என்று ஜோன்ஸ் விளக்குகிறார். விஞ்ஞானிகளின் கூற்றுப்படி, இன்னும் ஆராய்ச்சி தேவை. “பல்வேறு பொருட்கள், கூறு வடிவமைப்புகள் மற்றும் ஒருங்கிணைப்பு உத்திகள் தேவைப்படும் ஒருங்கிணைந்த ஃபோட்டானிக் இயங்குதளங்கள், பல சவால்களைக் கொண்டுவருகின்றன, குறிப்பாக சமிக்ஞை இழப்புகள், குவாண்டம் உலகில் எளிதில் ஈடுசெய்ய முடியாதவை” என்று ஜான்ஸ் தொடர்கிறார். ஒருங்கிணைந்த ஃபோட்டானிக் குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்களுக்கான (IPQT-integrated photonic quantum technologies) சிக்கலான கண்டுபிடிப்பு சுழற்சிக்கு முதலீடுகள், குறிப்பிட்ட தொழில்நுட்ப சவால்களின் தீர்வு, தேவையான உள்கட்டமைப்பின் வளர்ச்சி மற்றும் முதிர்ந்த சுற்றுச்சூழல் அமைப்பை நோக்கி மேலும் கட்டமைத்தல் ஆகியவை தேவை என்று ஆசிரியர்கள் தங்கள் ஆய்வறிக்கையில் குறிப்பிடுகின்றனர். குவாண்டம் இயக்கவியல் மற்றும் அதன் தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகளில் கணிசமான அறிவைக் கொண்ட விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியாளர்களுக்கான தேவை அதிகரித்து வருவதாக அவர்கள் முடிவு செய்கிறார்கள்.

ஒருங்கிணைந்த குவாண்டம் ஃபோட்டானிக்ஸ் ஒருங்கிணைந்த கிளாசிக்கல் ஃபோட்டானிக் தொழில்நுட்பங்கள் மற்றும் குவாண்டம் பயன்பாடுகளுக்கான சாதனங்களைப் பயன்படுத்துகிறது. இதன் மூலம் சிப்-நிலை ஒருங்கிணைப்பு நிஜ வாழ்க்கை தொழில்நுட்பங்களுக்கு அளவிடுவதற்கும் மொழிபெயர்ப்பதற்கும் முக்கியமானது. “ஒருங்கிணைந்த குவாண்டம் ஃபோட்டானிக்ஸ் துறையில் உள்ள முயற்சிகள் பரந்த அளவிலானவை மற்றும் குவாண்டம் ஃபோட்டானிக் சுற்றுகளின் வளர்ச்சியை உள்ளடக்கியது, அவை ஒற்றைக்கல், கலப்பின அல்லது பன்முகத்தன்மையுடன் ஒருங்கிணைக்கப்படலாம். இந்த ஆய்வானது, எதிர்காலத்தில் என்ன பயன்பாடுகள் சாத்தியமாகும் என்பதை விவாதிக்கிறது.” விஞ்ஞானிகள் ஆராய்ச்சி நிலப்பரப்பின் கண்ணோட்டத்தையும் வழங்குகிறார்கள் மற்றும் புதுமை மற்றும் சந்தை திறனைப் பற்றி விவாதிக்கின்றனர். மேலும் ஆராய்ச்சி நிதியுதவியைத் தூண்டுவதே இதன் நோக்கம், அறிவியல் சிக்கல்கள் மட்டுமல்லாமல், தொழில்நுட்பங்களை சந்தைக்குக் கொண்டுவருவதற்குத் தேவையான உற்பத்தி உள்கட்டமைப்பு மற்றும் விநியோகச் சங்கிலிகளின் வளர்ச்சி தொடர்பான சவால்களையும் கோடிட்டுக் காட்டுவதாகும்.

விஞ்ஞானிகளின் கூற்றுப்படி, அடுத்த தலைமுறை IPQT பொறியாளர்களைப் பயிற்றுவிப்பதற்காக கல்வியில் அதிக முதலீடு செய்ய வேண்டிய அவசியம் உள்ளது. “வணிக குவாண்டம் சாதனங்களில் எந்த வகையான தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தினாலும், குவாண்டம் இயக்கவியலின் அடிப்படைக் கொள்கைகள் ஒன்றே. குவாண்டம் இயக்கவியல் மற்றும் அதன் தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகள் இரண்டிலும் கணிசமான அறிவைக் கொண்ட விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியாளர்களுக்கான தேவை அதிகரித்து வருவதாக நாங்கள் கணிக்கிறோம். அடுத்த தலைமுறைக்கு கல்வி கற்பதில் முதலீடு செய்வது அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப எல்லைகளைத் தள்ளுவதற்கு பங்களிக்கும்.” என்று ஜான்ஸ் கூறுகிறார்.

References:

• Chang, L., Cole, G. D., Moody, G., & Bowers, J. E. (2022). CSOI: Beyond Silicon-on-Insulator Photonics. Optics and Photonics News, 33(1), 24-31.
• Pelucchi, E., Fagas, G., Aharonovich, I., Englund, D., Figueroa, E., Gong, Q., & Jöns, K. D. (2021). The potential and global outlook of integrated photonics for quantum technologies. Nature Reviews Physics, 1-15.
• Wang, J., Sciarrino, F., Laing, A., & Thompson, M. G. (2020). Integrated photonic quantum technologies. Nature Photonics, 14(5), 273-284.
• Won, R. (2019). Integrated solution for quantum technologies. Nature Photonics, 13(2), 77-79.
• Atatüre, M., Englund, D., Vamivakas, N., Lee, S. Y., & Wrachtrup, J. (2018). Material platforms for spin-based photonic quantum technologies. Nature Reviews Materials, 3(5), 38-51.