কোয়ান্টাম তথ্য প্রযুক্তির সবচেয়ে শক্তিশালী ভিত্তি হলো আলোর কোয়ান্টাম বিজড়ন বা এন্ট্যাঙ্গেলমেন্ট (Quantum Entanglement)। নন-লিনিয়ার অপটিক্সের মাধ্যমে যখন একটি উচ্চ-শক্তির ফোটনকে ভেঙে দুটি নিম্ন-শক্তির ফোটন জোড়ে পরিণত করা হয়, তখন জন্ম নেয় স্পন্টেনিয়াস প্যারামেট্রিক ডাউন-কনভার্শন (SPDC) এবং ফোর-ওয়েভ মিক্সিং (FWM)। এই প্রক্রিয়ায় সৃষ্ট ফোটন যুগল স্থান-কালের ব্যবধান ভুলে একে অপরের সাথে এমনভাবে জড়িয়ে থাকে যা আইনস্টাইনের ভাষায় “দূরবর্তী ভৌতিক ক্রিয়া” (Spooky action at a distance)।

১. স্পন্টেনিয়াস প্যারামেট্রিক ডাউন-কনভার্শন (SPDC)

একটি (chi^{(2)}) কেলাসের মধ্য দিয়ে যখন একটি অতিবেগুনি পাম্প ফোটন ((omega_p)) প্রবেশ করে, তখন কোয়ান্টাম শূন্যতার অস্থিরতার কারণে ফোটনটি ধ্বংস হয়ে দুটি নতুন ফোটনের জন্ম দেয়: সিগন্যাল ((omega_s)) এবং আইডলার ((omega_i))। শক্তি ও ভরবেগের নিত্যতা অনুযায়ী:

[
hbar omega_p = hbar omega_s + hbar omega_i quad ext{এবং} quad mathbf{k}_p = mathbf{k}_s + mathbf{k}_i
]

পোলারাইজেশনের প্রকৃতির ওপর ভিত্তি করে এটি দুই ভাগে বিভক্ত:

  1. টাইপ-১ ফেজ ম্যাচিং: উভয় ফোটনের পোলারাইজেশন অভিন্ন হয়।
  2. টাইপ-২ ফেজ ম্যাচিং: সিগন্যাল ও আইডলার ফোটন একে অপরের লম্ব পোলারাইজেশনে (একটি আনুভূমিক (H), অপরটি উলম্ব (V)) তৈরি হয়। দুটি নির্গমন শঙ্কুর ছেদবিন্দুতে কোন ফোটনটি কোন পোলারাইজেশনে আছে তা শনাক্ত করা অসম্ভব হওয়ায় জন্ম নেয় সর্বোচ্চ বিজড়িত বেল স্টেট:
    [
    |Psi^+
    angle = rac{1}{sqrt{2}} left(|H
    angle_s |V
    angle_i + |V
    angle_s |H
    angle_i
    ight)
    ]

২. অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক অসিলেটর (OPO)

সাধারণ লেজারের মতো OPO-তে পরমাণুর পপুলেশন ইনভার্শন বা ইলেকট্রনীয় উত্তেজনার প্রয়োজন হয় না। এখানে শক্তি সরাসরি পাম্প রশ্মি থেকে নন-লিনিয়ার মেরুকরণের মাধ্যমে তাৎক্ষণিকভাবে সিগন্যাল তরঙ্গে স্থানান্তরিত হয়। একটি অপটিক্যাল ক্যাভিটির ভেতরে এই স্ফটিককে স্থাপন করলে অতিবেগুনি থেকে শুরু করে মধ্য-অবলোহিত তরঙ্গদৈর্ঘ্য পর্যন্ত যেকোনো রঙের আলো ইচ্ছামতো টিউন করে তৈরি করা যায়।

৩. ফোর-ওয়েভ মিক্সিং ও অন-চিপ কোয়ান্টাম নেটওয়ার্ক

সিলিকন চিপ এবং অপটিক্যাল ফাইবারে তৃতীয় ক্রমের (chi^{(3)}) নন-লিনিয়ারিটি ব্যবহার করে দুটি পাম্প ফোটন মিলিয়ে সিগন্যাল ও আইডলার ফোটন তৈরি করা হয় ((2omega_p = omega_s + omega_i))। আধুনিক কোয়ান্টাম কম্পিউটারের সিলিকন ফোটোনিক্স চিপে এই পদ্ধতির মাধ্যমেই ট্রানজিস্টরের আকারের মাইক্রোরিং রেজোনেটরে লক্ষ লক্ষ এন্ট্যাঙ্গেলড ফোটন জোড় তৈরি করা হচ্ছে।

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।