পয়লাই কই কোয়ান্টাম এনট্যাঙ্গলম্যান্ট কি?


এনট্যাঙ্গলম্যান্ট এর বাংলা জানি না। মেলা ডিকশনারী খুজলাম, লাস্টে নিজেই হারাই গেলাম কি খুজতে গেলাম। আর এইটা যদি স হজ ভাবে না বুঝাইতে পারি তাইলে এই খবর খান দেওনটাই পয়লা বেকুবিয়ান কাম হইবো, যদিও আমরা এখন বেকুবিয়ান যুগে নাই!

অখন কাজের কথায় আসি: ফোটন কি এইটা ধইরা নিলাম সবাই জানেন। আলোর কণিকা। আপনে এখন লাইট মারেন জনে জনে। কিছু কিছু লাইট রিফ্লেক্ট করবো, কিছু লাইট শোষিত হইবো কিছু লাইট ভিতর দিয়া চইলা যাইবো। তো ফোটন গুলান যখন একটা পদার্থের উপর পরে তখন ধরেন কিছু শোষিত হইলো। ফোটনের এই শোষন হইলো ইলেক্ট্রনের দ্বারা। ঘটনার পরিক্রমায় এবং স্বতঃস্ফূর্ত ভাবে যখন ইলেক্ট্রনের তার গ্রাউন্ড স্ট্যাটে ফিরা আসে (এইটা হইলো ইলেক্ট্রন মাঝে মাঝে শক্তি প্রাপ্ত হইয়া শাক্তিশালী স্টেটে চইলা যায় যারে আমরা এক্সাইটেড কিছু কই, পরে আবার আগের জায়গায় ফিরা আসে: সোজা বাংলায়)। তো এইযে সে গ্রাউন্ড স্টেটে আসলো অথবা ক্ষয়প্রাপ্ত হইলো এইখানেও সে একজোরা লাগালাগি ফোটন ছাইড়া দিবো যাগো কোয়ান্টাম এনার্জী আগেরটার সমানই। তো এই এই এক জোড়ার আবার একখানের স্পিন আপ থাকে আরেকখানের স্পিন ডাউন থাকে (স্পিন হইলো কুন দিক দিয়া ঘুরবো, এইটা আমজনতার বুঝনের লিগা)। অখন আপনে একখান আকাম করবার পারেন, একখান বীম স্প্লিটার আনলেন, দিলেন ঢুকাইয়া ঐ চন্দ্রিমা উদ্যানের মতো এক জোড়া ফোটন। তো ঐ জোড়ারে আলাদা কইরা এখন আপনে একখান রে রাখলেন চায়না আরেকখান রে রাখেন প্লুটো নামক গ্রহ না কি জানি কয় ঐখানে। তার পর চায়নার যেইটা ঐটার স্পিন যদি আপ থাকে তাইলে ঐটা ডাউন করেন। তখন দেখবেন ঠিক ঐ সময়েই প্লুটোর মধ্যেকার ঐ ফোটনের স্পিন ডাউন আপ হইয়া যাইবো।

কেমতে ঘটলো কেমনে জানলো কুন সময় জানলো এইটা কইবার পারুম না তয় ঘটে এইখান কাম। কি মাথাডা ঘোরে নাকি একটু আশ্চার্য্য লাগে? টাইম কুনো ফ্যাক্টর না, দূরত্বও কোনো ফ্যাক্টর না, এগো প্রেম পুরা সলিড। একখান ডাইনে ঘুরলে আরেকখান বায়ে। যখনই একখান চেন্জ্ঞ হইবো তখনি আরেকখান চেন্জ্ঞ, কি তমসা, খাও কুক ফান্টা!

যাই হোউক আর বেশী ডীপে গেলাম না। অখন আসেন সার্কিট কি বানাইলো সেইখান দেখি!

সার্কটি:

ইলেক্ট্রিক্যালের পুলাপানরে জিগাইলে কইবো সার্কটি কারে কয়। কেু দেখা গেলো পুরা একখান গল্প ফাইদা বসছে, কেউ দেখা গেলো তার দিয়া বাত্তি জ্বালাইয়া সার্কিট বানাই দিছে। যাই হোউক, আমি অল্প কথায় যাতে সবাই বুঝবার না পারে, বুঝলেও যাতে কেউ কঠিন কুশ্চেন জিগাইবার না পরে সেইজন্য কিছু ফটুক দিয়া দেখাই দেই!

এইখানে পয়লা কাম যেইডা করা হইছে, যেহেতু সার্কিট সেহেতু ফোটনের জায়গায় ইলেক্ট্রনের কুপার পেয়ার মানে কুপার জোড়া নিয়া কাজ করা হইছে। (কুপার পেয়ার হইলো সুপারকন্ডাক্টরের বিসিএস থিওরী অনুযায়ী দুইটা ইলেক্ট্রনের পরস্পরের অল্প আকর্ষনের মাধ্যমে একখান জোড়া তৈরী করা যার এনার্জী স্টেট ফার্মি এনার্জী লেভেলের চাইতেও কম।অল্প তাপমাত্রায় ইহা সুপারকন্ডাক্টিভিটি প্রোপার্টি দেখায়।) এই কুপার জোড়ারে নরমাল সার্কিটে কোয়াসিপার্টিক্যাল হিসাবে ব্যাবহার করনের জন্য আনড্রিভ রিফ্লেকশন (ইহা এক ধরনের স্ক্যাটারিং প্রসেস যার মাধ্যমে এই সুপারকারেন্টরে নরমাল কারেন্ট হিসাবে ব্যবহার করন যায়) দিয়া সুপার কন্ডাক্টর আর নরমাল কন্ডাক্টরের ইন্টারফেস হিসাবে কাম করানো হইছে।



উপরের ফটুকে দেখা যাইতেছে সেই মহার্ঘ সার্কিট।এই সার্কিটে ডাবল কোয়ান্টাম ডট জিওম্যাট্রি নিয়া কাজ করা হইছে যেইখানে কার্বন ন্যানোটিউব দুইটা নরমাল আর একটা সুপারকন্ডাক্টিভ ইলেক্ট্রড সাথে লাগানো আছে। এইটা বীম স্প্লিটার হিসাবে কাম করবো (এইটার জন্য সুপারকন্ডাক্টিভ ইলেক্ট্রডরে বায়াসিং করতে হইবো), তো ঘটনা হইলো এখানে যে সসীম পরিমান কারেন্ট প্রবাহিত হইতেছে সুপারকন্ডাক্টিভ ইলেক্ট্রড হইতে বায়ের দিকে আর ডাইনের দিকে এই কারনে যে সুপারকন্ডাক্টরের এনার্জী গ্যাপের থিকা কম বায়ার ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হইছে যেইটা আসলে কুপার পেয়ার ঢোকনোর কাম করতাছে।
এই সাব গ্যাপের কারেন্ট বাড়ানো যায় যখন ক্যাপাসিটিভ কাপলড সাইড গেট ইলেক্ট্রড দিয়া টিউন করা হয়।

এই সিঙ্গেল ওয়াল ন্যানটিউবের ফ্রেব্রিকেশন কেমিক্যাল ভেপর ডিপোজিশনের মাধ্যমে করা হইছে।আর বাকি সব ফেব্রকেশন করা হইছে স্ট্যান্ডার্ড ই-বীম লিথোগ্রাফী এবং থীন ফিল্ম ডিপোজিশন টেকনিক এর মাধ্যমে।
ফটুকে দেখা বার গুলানের সাইজ ১ মাইক্রোমিটার। এই কেন্দ্রিয় সুপারকন্ডাক্টিং ইলেক্ট্রড লাগানো আছে দুইটা কোয়ান্টাম ডটের সাথে ঐ একই ন্যানোটিউবেযেইটা আসলে নরমাল দুইটা ইলেক্ট্রড L আর R এর মধ্যে ব্রীজ হিসাবে কাজ করতাছে।
সুপার কন্ডাক্টর আর নরমাল কন্ডাক্টরের কনটাক্ট রেজিসট্যান্স যত সম্ভব কম রাখা হইছে ৩০কিলোওহমের মতোন।এদিকে সিলিকন ডাই অক্সাইডের হাই ডোপ দিয়া সিলিকন সাবস্ট্রেটে গ্লোবাল বেক গেট বানানো হইছে যার একটা VSG1 আরেকটা VSG2।এই VSG1 এবং VSG2 ভোল্টেজ দুইটা টিউন কইরা সুপারকন্ডাক্টিং ইলেক্ট্রডের দুইটা ভিন্ন অংশেরর নিয়ন্ত্রন করন যায়।এই এক্সপেরিমেন্টের পুরা মীজারমেন্ট লওন হইছে ৮০ মিলি ক্যালভিন তাপমাত্রায়।

ক্যারেকটারিসটিকস:

পয়লা অপারেশন চালানো হইছে একটা ধারাবাহিক কোয়ান্টাম ডট হিসাবে যেইখানে VM = 0 এবং VS নট ইকুয়াল টু 0। এখন কালার স্কেল প্লটে এর লিনিয়ার কন্ডাক্ট্যান্স GL = dIL/dVS হইলো 2 VSG2 আর 1 VSG1 এর একটি ফাংশন। নীচের ফটুক খান দেখেন!



আবার যখন বীম স্প্লিটার হিসাবে কাজ করানো হইছে তখন সেট করা হইছে VM নট ইকুয়াল টু 0 এবং VS = 0।এইখানে ডিফারেন্সিয়াল কন্ডাক্ট্যান্স দেখা যায় ঐ আগের মতো VM, VSG1 এবং VSG2 এর ফাংশন হিসাবে কাজ করে যেটা আসলে সুপারকন্ডাক্টরে টানেলিংটাকেই বোঝায়।



এখানে VM < 85 মাইক্রোভোল্ট এর জন্য শুধুমাত্র কুপার পেয়ার ইনজেক্ট করা যায়।

আসলে উপরের এক্সপেরিমেন্ট থিকা এইটা বুঝন যায় যে অল্প তাপমাত্রায় ইলেক্ট্রন গুলান কুপার পেয়ারে তৈরী করে এবং উহা সুপারকন্ডাক্টিং ব্রীজ দিয়া প্রবাহিত হইতে থাকে যতক্ষন না ঐ কার্বন ন্যানোটিউব ঐ ইলেক্ট্রন পেয়ারে জন্য বীম স্প্লিটারের মতো কাজ করে! মাঝে মাঝে এই সব ইলেক্ট্রন ভাগ হয়ে যায় এবং আলাদা কোয়ান্টাম ডটের ন্যায় আচরন করে কিন্তু তখনও এনট্যাঙ্গলড হয়। যদিও কোয়ান্টাম ডট গুলানের মধ্যবর্তী দূরত্ব মাইক্রন স্কেলে , কিন্তু অপটিক্যাল এনট্যাঙ্গলম্যান্টের তুলনায় এটাই যথেস্ট সার্কিটের স্কেলে কাজ করানোর জন্য।

এই এক্সপেরিমেন্টের চিঠিটা যখন লেখা হইতাছিলো তখন হটসওয়ারে ন্যানোওয়ারের উপর ইন্ডিয়াম আর্সেনাইট দিয়া সেম কাজ করন হইতাছে বইলা জানা যায়!


এই লেখা খান একখানা প্রকাশিত হইছে ফিজিক্স রিভিউ লেটারের ভলিউম ১০৪ এর ইস্যু নম্বর দুই!


ঠ্যাংটিকা:

আরো একখান কথা, এইখানে অনেক টার্ম আছে যা নিয়া আলোচনা করতে গেলে দেখা যাইবো পুরা ব্লগ ভইরা যাইবো এই কথায় ঐ কথায়। তাই অনেক জায়গা খালি নাম বা প্রসেস লেইখা পল্টি দিছি। কেউ যদি আমার পল্টিবাজী ধরবার চান, ধরতে পারেন আমি মানা করুম না। তয় কেউ যদি জবাবাদিহির কথা কইয়া জানতে চায় তাইলে ভাই আমি জানাইতে তাহারে বাধ্য। যতটুকু বুঝি না বুঝি, তারে বুঝাই্যা ছাড়ুম যে ঐ দেখা যায় তালগাছ উহা আমার!

আহেন কটকটি খাই!