वैज्ञानिकहरुले प्रस्ताव गरे ‘क्वान्टम सीडी’: हाल उपलब्ध अप्टिकल सीडीको तुलनामा १ हजार गुणा डाटा स्टोर गर्न सकिने

काठमाडौं ।

वैज्ञानिकहरूले क्वान्टम यान्त्रिकीका शक्तिशाली गुणहरूको प्रयोग गर्ने नयाँ प्रकारको डाटा स्टोरेज उपकरणको प्रस्ताव गरेका छन्।

यो अल्ट्रा-हाई-डेन्सिटी अप्टिकल मेमोरी उपकरण धेरै संख्यामा मेमोरी कोषहरू (सेल्स) बाट बनेको हुनेछ, जसमा दुर्लभ माटोका तत्वहरू एक ठोस पदार्थमा—यो अवस्थामा म्याग्नेसियम अक्साइड (MgO) क्रिस्टलहरूमा—समावेश हुनेछन्।

यी दुर्लभ तत्वहरूले प्रकाशका कणहरू (फोटोनहरू) उत्सर्जन गर्छन्, जसलाई क्रिस्टल संरचनामा रहेका “क्वान्टम दोष” (असंगठित इलेक्ट्रोन भएका खाली ठाउँहरू) ले सोस्छन् र प्रकाश सोस्दा उत्साहित हुन्छन्।

लाइभसाइन्स डटकमका अनुसार हालको अप्टिकल मेमोरी स्टोरेज विधिहरू जस्तै सीडी र डीभीडी साँघुरो छिद्रबाट छिर्दा प्रकाश फैलने क्षेत्रम सीमित छन्, जसको अर्थ उपकरणमा भण्डारण गरिएको एउटा डाटा टुक्रा त्यसलाई पढ्ने र लेख्ने लेजरको तरंगलम्बाई भन्दा सानो हुन सक्दैन।

तर वैज्ञानिकहरूले “वेभलेन्थ मल्टिप्लेक्सिङ” नामक प्रविधिको प्रयोगबाट एउटै क्षेत्रमा अझ बढी डाटा भण्डारण गर्न सकिने परिकल्पना गरेका छन्, जसमा थोरै फरक तरंग लम्बाईहरूको संयोजन प्रयोग हुन्छ।

अब अनुसन्धानकर्ताहरूले MgO लाई साँघुरा तरंग लम्बाईमा प्रकाश उत्सर्जन गर्ने दुर्लभ माटो तत्वहरूका साथ जोड्न प्रस्ताव गरेका छन्। यी तत्वहरूले विशेष तरंगदैर्ध्यमा प्रकाश उत्सर्जन गर्छन्, जसलाई बाक्लो रूपमा भण्डारण गर्न सकिन्छ। वैज्ञानिकहरूले आफ्नो अध्ययन फिजिकल रिभ्यु रिसर्च  जर्नलमा अगस्ट १४ मा प्रकाशित गरेको लाइभसाइन्सले उल्लेख गरेको छ।

“हामीले दोषहरूको बीचमा ऊर्जा सर्नु कसरी एक अत्यन्त प्रभावकारी अप्टिकल स्टोरेज विधिको आधार बन्न सक्छ भन्ने आधारभूत भौतिकविज्ञानलाई अध्ययन गर्यौं,” अनुसन्धानकी सहलेखक र शिकागो विश्वविद्यालयको प्रिट्जकर स्कूल अफ मोलिक्युलर इन्जिनियरिङकी प्राध्यापक जुलिया गालीले बताइन्।

‘अध्ययनले न्यानोमिटर स्तरमा प्रकाश कसरी फैलिन्छ भनेर मोडलिङ गरेको छ जसले दुर्लभ माटो तत्वहरू र सामग्री भित्रका क्वान्टम दोषहरू बीच ऊर्जा कसरी सर्छ भन्ने र क्वान्टम दोषहरूले कैद गरेको ऊर्जा कसरी भण्डारण गर्छन् भन्ने बुझ्न मद्दत पुर्‍याउँछ’, गालीले थपिन्।

वैज्ञानिकहरूलाई ठोस पदार्थभित्र रहेका क्वान्टम दोषहरूले प्रकाशसँग कसरी अन्तरक्रिया गर्छन् भन्ने बुझाइ पहिले नै थियो। तर जब प्रकाश स्रोत निकै नजिक हुन्छ, जस्तै केही न्यानोमिटर टाढा रहेका साँघुरा तरंगलम्बाईका दुर्लभ माटोका तत्वहरूले उत्सर्जन गरेको ऊर्जा हुन्छ, तब क्वान्टम दोषहरूको व्यवहार कसरी परिवर्तन हुन्छ भन्ने अध्ययन गरिएको थिएन।

सामान्य लेजर फोटोनहरूको तुलनामा यी फोटोनहरू निकै साना हुन्छन्। उदाहरणका लागि, सामान्य अप्टिकल वा नजिकको इन्फ्रा-रेड लेजर उत्सर्जकबाट उत्सर्जित फोटोनहरूको आकार ५०० न्यानोमिटरदेखि १ माइक्रोमिटर (एक मिलिमिटरको हजारौँ भाग) हुने गर्दछ।

यस अनुसन्धानले पहिलेको भन्दा १००० गुणा बढी घनत्वयुक्त डाटा स्टोरेज उपकरणहरू बनाउन सहयोग पुर्‍याउन सक्छ।

नजिकैको दुर्लभ माटो तत्वहरूले उत्सर्जन गरेको साँघुरा ऊर्जा ब्यान्डलाई क्वान्टम दोषहरूले शोषण गर्दा तिनीहरू आफ्नो आधार अवस्थामा रहेको ऊर्जा अवस्था छोडेर स्पिन अवस्थामा जाने वैज्ञानिकहरूले पत्ता लगाएका छन्।

हाल यो मापन गर्न थप काम आवश्यक भए पनि स्पिन अवस्था परिवर्तन गर्न गाह्रो हुने भएकाले यी दोषहरूले उपयोगी अवधिसम्म डाटा भण्डारण गर्न सक्ने सम्भावना छ। साँघुरा तरंगलम्बाई उत्सर्जकहरूले साना तरंग लम्बाईको प्रकाश उत्पन्न गर्ने भएकाले यसले अरू अप्टिकल प्रविधिहरूभन्दा बढी घनत्वयुक्त डाटा भण्डारण गर्न सक्ने जनाइएको छ।

अधिकांश क्वान्टम प्रविधिहरूले प्रायः शून्य तापक्रम नजिक काम गर्छन्, जसले क्वान्टम प्रणालीमा जानकारीको नोक्सानी र ह्रासलाई दबाउँछ। तर यो प्रविधिलाई व्यवहारिक बनाउन कोठाको तापक्रममा काम गर्न सक्नुपर्नेछ।

“यसलाई अप्टिकल मेमोरी विकासमा प्रयोग गर्नका लागि हामीले यो उत्साहित अवस्था कति समय रहन्छ र कसरी डेटा निकाल्न सकिन्छ भन्ने जस्ता अझै केही आधारभूत प्रश्नहरूको उत्तर दिन आवश्यक छ,” अनुसन्धान सहलेखक र अर्जोन नेसनल ल्याबका पोस्टडक्टरल अनुसन्धानकर्ता स्वर्नभ चट्टाराजले बताए। “तर यो नजिकको क्षेत्र ऊर्जा स्थानान्तरण प्रक्रियालाई बुझ्नु एउटा ठुलो पहिलो कदम हो।”