पुणे : संगणकातील प्रोसेसर ‘चीप’ आपण नक्की पाहिली असेल. ज्यामध्ये अब्जावधी ‘कळ’(स्वीचेस) आणि डायोड्स असतात. संगणन प्रक्रियेची धुरा खऱ्या अर्थाने यांच्यावरच असते. संगणकाचा वेग लाखो पटींनी वाढावा, कमी ऊर्जेत आणि जागेत संगणन प्रक्रिया व्हावी, म्हणून जगभरात पूंज्यभौतिकी संप्रेषणावर (क्वांटम कम्युनिकेशन) संशोधन चालू आहे. आता भारतीय शास्त्रज्ञांनी यात एक नवा अध्याय जोडला आहे. द्विमितीय अर्धसंवाहकाच्या (टू-डी सेमीकंडक्टर) माध्यमातून ध्रुवीकृत प्रकाशाचे (पोलराईझ लाईट) कोनीय वर्तन (रोटेशन) बदलण्यात शास्त्रज्ञांना यश आले आहे.

पुण्यातील भारतीय विज्ञान शिक्षण आणि संशोधन संस्थेतील (आयसर) डॉ. आशिष अरोरा आणि जर्मनीतील युनिव्हर्सिटी ऑफ म्युन्स्टर प्रा. रुडॉल्फचे ब्रॅट्सचिट्स यांच्या नेतृत्वात शास्त्रज्ञांच्या गटाने हे संशोधन केले आहे. एक रेणू जाडीचे द्विमितीय अर्धसंवाहक ध्रुवीकृत प्रकाशाचे वर्तन अतिशय जोरदारपणे फिरवू शकतात, हे सिद्ध झाले आहे. एकात्मिक ऑप्टिकल गणना आणि क्वांटम तंत्रज्ञानातील संशोधनाला यामुळे मोठी चालना मिळणार आहे. नेचर कम्युनिकेशन्स या वैज्ञानिक नियतकालिकात संशोधन प्रकाशित झाले आहे.

संशोधनाची पार्श्वभूमी

विशिष्ट परिस्थीतीत प्रकाश लहरींसारखे वर्तन करतात. काही पदार्थांद्वारे प्रकाशाच्या दोलनाचे वर्तन बदलता येते. ज्याचा उपयोग ऑप्टिकल डायोड किंवा ऑप्टिकल आयसोलेटर म्हणून इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये करता येईल. सध्या वापरात असलेले ऑप्टिकल आयसोलेटर हे प्रचंड मोठे असून, शास्त्रज्ञ त्यांचा आकार घटविण्याचा प्रयत्न करत आहे. जेणेकरून नेहमीच्या सिलिकॉन बेस्ड इलेक्ट्रॉनिक्स तंत्रज्ञानात त्याचा वापर करता येईल.

नक्की संशोधन काय?

टंगस्टन डिसीलीनाईड नावाच्या पदार्थाचे द्विमीतीय स्वरूप (टू डी मटेरिअल) ध्रुवीकृत प्रकाशाचे कोनीय वर्तन बदल असल्याचे शास्त्रज्ञांनी सिद्ध केले. हा पदार्थ फक्त सुक्ष्म चुंबकीय बलाच्या सानिध्यात ठेवावा लागतो. अतिशय सुक्ष्म असलेल्या या पदार्थांचा ऑप्टिकल आयसोलेटर म्हणून ‘चीप’ मध्ये वापर करता येईल.

द्विमितीय पदार्थाचे वैशिष्ट्ये

- मानवी केसापेक्षा १०० पटीने सुक्ष्म

- जास्त ऊर्जेची आणि जागेची गरज नाही

- सहजपणे पोलराईज्ड लाईटचा ॲंगल चेंज करतो

संशोधनाचे फायदे

- आजच्या ऑप्टिकल संप्रेषणात आणि उद्याच्या क्वांटम संप्रेषणात याचा वापर

- क्वांटम कंप्युटींगसाठी एक महत्त्वपूर्ण संशोधन

अतिशय सुक्ष्म असलेल्या द्विमितीय पदार्थांच्या माध्यमातून अशा प्रकारचे प्रयोग करणे आव्हानात्मक होते. मानवी केसापेक्षाही अतिशय सुक्ष्म असलेल्या या पदार्थ्यांतून प्रकाशाचे एवढ्या मोठ्या प्रमाणावर फॅरडे रोटेशन होणे, निश्चितच उत्साहवर्धक आहे.

- डॉ. आशिष अरोरा, प्रमुख संशोधक, आयसर पुणे