ফোটনের কোয়ান্টাম এনট্যাঙ্গলমেন্ট মাইক্রোস্কোপের রেজোলিউশনকে দ্বিগুণ করে
কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের একটি "অদ্ভুত" ঘটনা ব্যবহার করে, ক্যালটেক গবেষকরা হালকা মাইক্রোস্কোপের রেজোলিউশন দ্বিগুণ করার একটি উপায় আবিষ্কার করেছেন।
নেচার কমিউনিকেশনস জার্নালে প্রকাশিত একটি গবেষণাপত্রে, মেডিকেল ইঞ্জিনিয়ারিং এবং ইলেকট্রিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের ব্রেন অধ্যাপক লিহং ওয়াংয়ের নেতৃত্বে একটি দল তথাকথিত কোয়ান্টাম এনট্যাঙ্গলমেন্টের মাধ্যমে মাইক্রোস্কোপিতে একটি লাফিয়ে দেখায়। কোয়ান্টাম এনট্যাঙ্গলমেন্ট এমন একটি ঘটনা যেখানে দুটি কণা সংযুক্ত থাকে যাতে একটির অবস্থা অন্যটির অবস্থার সাথে সম্পর্কযুক্ত হয়, কণাগুলি একে অপরের কাছাকাছি থাকুক না কেন। আলবার্ট আইনস্টাইন কোয়ান্টাম এনট্যাঙ্গলমেন্টকে "দূরত্বে ভুতুড়ে ক্রিয়া" বলেছেন কারণ এটি তার আপেক্ষিকতার তত্ত্ব দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায়নি।
কোয়ান্টাম তত্ত্ব অনুসারে, যেকোনো ধরনের কণাকে আটকানো যায়। ওয়াং-এর নতুন মাইক্রোস্কোপি কৌশলে, যাকে কাকতালীয় কোয়ান্টাম মাইক্রোস্কোপি (QMC) বলা হয়, আটকানো কণাগুলি হল ফোটন। সমষ্টিগতভাবে, দুটি আটকানো ফোটনকে বলা হয় দ্বি-ফোটন, এবং গুরুত্বপূর্ণভাবে ওয়াং-এর মাইক্রোস্কোপের জন্য, তারা একক ফোটনের দ্বিগুণ ভরবেগ সহ একটি একক কণা হিসাবে কিছু উপায়ে আচরণ করে।
যেহেতু কোয়ান্টাম মেকানিক্স বলে যে সমস্ত কণাও তরঙ্গ, এবং একটি তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য কণার ভরবেগের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক, ভরবেগ সহ কণাটির একটি ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য রয়েছে। অতএব, যেহেতু একটি দ্বি-ফোটন একটি ফোটনের দ্বিগুণ ভরবেগ, তাই এটি একটি একক ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অর্ধেক।
এটি QMC যেভাবে কাজ করে তার মূল বিষয়। অণুবীক্ষণ যন্ত্রগুলি কেবলমাত্র সেই বস্তুগুলির বৈশিষ্ট্যগুলিকে চিত্রিত করতে পারে যার ক্ষুদ্রতম আকার মাইক্রোস্কোপ দ্বারা ব্যবহৃত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অর্ধেক। এই আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য হ্রাস করার অর্থ হল মাইক্রোস্কোপ ছোট জিনিস দেখতে পারে, রেজোলিউশন উন্নত করে।
অণুবীক্ষণ যন্ত্রে ব্যবহৃত আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য কমানোর একমাত্র উপায় কোয়ান্টাম এনট্যাঙ্গলমেন্ট নয়। উদাহরণস্বরূপ, সবুজ আলোর লাল আলোর চেয়ে ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য রয়েছে এবং বেগুনি আলোর সবুজ আলোর চেয়ে ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য রয়েছে। কিন্তু কোয়ান্টাম ফিজিক্সের আরেকটি ছন্দের কারণে, ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো বেশি শক্তি বহন করে। সুতরাং আপনি একবার আলোর সংস্পর্শে আসার পর একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে ছোট জিনিসগুলিকে চিত্রিত করার জন্য যথেষ্ট পরিমাণে, আলো এত বেশি শক্তি বহন করে যে এটি চিত্রিত বস্তুর ক্ষতি করতে পারে, বিশেষ করে কোষের মতো জীবন্ত জিনিসগুলিকে। এই কারণেই খুব অল্প তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অতিবেগুনী (UV) রশ্মি আপনাকে রোদে পোড়া দিতে পারে।
দুই-ফোটন ব্যবহার করে এই সীমাবদ্ধতা দূর করা হয়, যা দীর্ঘ-তরঙ্গদৈর্ঘ্য ফোটনের নিম্ন শক্তি বহন করে, একই সাথে উচ্চ-শক্তি ফোটনের ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য থাকে।
"কোষগুলি UV আলো পছন্দ করে না," ওয়াং বলেছিলেন। "তবে, যদি আমরা 400-ন্যানোমিটার আলো ব্যবহার করে কোষগুলিকে চিত্রিত করতে পারি এবং 200-ন্যানোমিটার আলোর প্রভাব অর্জন করতে পারি, যা অতিবেগুনী আলো, তাহলে কোষগুলি খুশি এবং আমরা অতিবেগুনী রেজোলিউশন পাই৷
এটি অর্জনের জন্য, ওয়াং এর দল একটি অপটিক্যাল ডিভাইস তৈরি করেছে যা লেজারের আলোকে একটি বিশেষ স্ফটিকের মধ্যে আলোকিত করে যা এর মধ্য দিয়ে যাওয়া কিছু ফোটনকে দুই-ফটোনে রূপান্তরিত করে। এমনকি এই বিশেষ স্ফটিকের সাথেও, এই সুইচটি অত্যন্ত বিরল, এক মিলিয়ন ফোটনের মধ্যে একটির ক্রম অনুসারে ঘটে। আয়না, লেন্স এবং প্রিজমের একটি সিরিজ ব্যবহার করে, প্রতিটি দুই-ফোটন - কার্যকরভাবে দুটি পৃথক ফোটন নিয়ে গঠিত - বিভক্ত এবং দুটি পথ ধরে শাটল করা হয়, তাই জোড়াযুক্ত ফোটনগুলির একটি চিত্রিত বস্তুর মধ্য দিয়ে যায় এবং অন্যটি যায় না। .
যে ফোটনগুলি বস্তুর মধ্য দিয়ে যায় তাদের বলা হয় সংকেত ফোটন, এবং যে ফোটনগুলি বস্তুর মধ্য দিয়ে যায় না তাকে নিষ্ক্রিয় ফোটন বলে। এই ফোটনগুলি তারপরে আরও অপটিক্সের মাধ্যমে চলতে থাকে যতক্ষণ না তারা একটি কম্পিউটারের সাথে সংযুক্ত একটি ডিটেক্টরে পৌঁছায় যা সিগন্যাল ফোটন দ্বারা বাহিত তথ্যের উপর ভিত্তি করে কোষের একটি চিত্র তৈরি করে। আশ্চর্যজনকভাবে, বস্তুর উপস্থিতি এবং এর পৃথক পথ থাকা সত্ত্বেও, জোড়াযুক্ত ফোটন দুটি-ফটোন হিসাবে আটকে ছিল, যা অর্ধেক তরঙ্গদৈর্ঘ্যে আচরণ করে।
এই ধরনের দ্বি-ফটোন ইমেজিং তদন্ত করার জন্য ল্যাবই প্রথম নয়, তবে একটি কার্যকরী ব্যবস্থা তৈরি করতে ধারণাটি ব্যবহার করা প্রথম। "আমরা যা ভেবেছিলাম তা একটি কঠোর তত্ত্ব এবং ফাঁদে ফেলার দ্রুততর, আরও সঠিক পরিমাপ তৈরি করেছি৷ আমরা মাইক্রোস্কোপিক রেজোলিউশন এবং সেলুলার ইমেজিং অর্জন করেছি৷
যদিও তাত্ত্বিকভাবে একে অপরের সাথে আটকে থাকা ফোটনের সংখ্যার কোন সীমা নেই, প্রতিটি অতিরিক্ত ফোটন তার তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে আরও কমিয়ে ফলস্বরূপ মাল্টিফোটনের গতিবেগকে আরও বাড়িয়ে দেয়।
ভবিষ্যত গবেষণা আরও ফোটনকে আটকে দিতে পারে, যদিও তিনি উল্লেখ করেছেন যে প্রতিটি অতিরিক্ত ফোটন সফলভাবে জড়ানোর সম্ভাবনাকে আরও কমিয়ে দেয়, যা ইতিমধ্যেই উপরে উল্লিখিত হিসাবে এক মিলিয়নের মধ্যে একটির মতো কম।
