चीनी वैज्ञानिकों ने टोपोलॉजिकल फोटॉनों के लिए बहु-चैनल “हाईवे” विकसित किया

टोपोलॉजिकल फोटॉन वेवगाइड अगली पीढ़ी की प्रकाश-आधारित क्वांटम कंप्यूटिंग, उच्च गति प्रकाश संचार तथा उच्च एकीकृत फोटॉनिक इंटीग्रेटेड सर्किट की प्रमुख आधारभूत तकनीक है। चीन के च्यांग्सू प्रांत के नानचिंग स्थित तोंगनान विश्वविद्यालय की राष्ट्रीय मिलीमीटर-वेव प्रमुख प्रयोगशाला ने नानचिंग विश्वविद्यालय और हांगकांग विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के साथ मिलकर इस क्षेत्र में महत्वपूर्ण मौलिक सफलता हासिल की है। शोध दल ने एक नए प्रकार के बिना इन्सुलेटर टोपोलॉजिकल फोटॉन वेवगाइड की अवधारणा प्रस्तुत कर उसे सफलतापूर्वक साकार किया तथा टोपोलॉजिकल फोटॉनों के लिए बहु-चैनल “हाईवे” का निर्माण किया। बता दें कि इस शोध के परिणाम 22 जुलाई को प्रतिष्ठित पत्रिका नेचर में प्रकाशित हुए।

प्रकाश संचार और फोटॉनिक कंप्यूटिंग के लगातार विकास के साथ सीमित क्षेत्र में अधिक संचार चैनलों को समाहित करना तथा परावर्तन और परस्पर हस्तक्षेप को कम करना इंटीग्रेटेड फोटॉनिक्स के सामने प्रमुख चुनौती बन गया है। टोपोलॉजिकल वेवगाइड प्रकाश संचरण के दौरान होने वाली परावर्तन हानि को प्रभावी ढंग से कम करते हैं, लेकिन इसके लिए उन्हें टोपोलॉजिकल सुरक्षा प्रदान करने वाली ऐसी इन्सुलेटिंग परत की आवश्यकता होती है, जिसमें प्रकाश का संचरण नहीं हो सकता। इससे उपलब्ध स्थान का उपयोग सीमित हो जाता है। शोध पत्र के सह-संपर्क लेखक तथा दक्षिण-पूर्व विश्वविद्यालय की राष्ट्रीय मिलीमीटर-वेव प्रमुख प्रयोगशाला के प्रोफेसर छ्वेई श्याओहान ने बताया कि पारंपरिक टोपोलॉजिकल वेवगाइड ऐसी विशेष सड़क की तरह हैं, जिसके चारों ओर चौड़ी पृथक पट्टी बनी होती है। इससे यातायात तो सुचारु रहता है, लेकिन वास्तविक आवागमन के लिए सड़क का केवल एक छोटा हिस्सा ही उपयोग में आता है। उन्होंने कहा कि यदि इस सड़क को कई निकटवर्ती चैनलों वाले “हाईवे” में बदल दिया जाए, जहां प्रत्येक चैनल न केवल अपना संकेत प्रसारित करे बल्कि पड़ोसी चैनलों के लिए सुरक्षा अवरोध का भी काम करे, तो अतिरिक्त इन्सुलेटिंग परत की आवश्यकता समाप्त हो जाएगी और संकेत संचरण की दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि होगी।

इस लक्ष्य को हासिल करने के लिए प्रोफेसर छ्वेई श्याओहान के नेतृत्व वाले अंतर-विश्वविद्यालयीय संयुक्त शोध दल ने चार विशेष प्रकार के फोटॉनिक क्रिस्टल “फोटॉनिक वैली सेमीमेटल” का डिजाइन विकसित किया, जो एक साथ वेवगाइड और टोपोलॉजिकल इन्सुलेटर, दोनों की भूमिका निभाते हैं। विशेष क्रम में व्यवस्थित किए जाने पर ये फोटॉनिक वैली सेमीमेटल स्थानिक रूप से समानांतर चार-एकदिशीय चैनल बनाते हैं। ये सभी चैनल समन्वित रूप से कार्य करते हुए टोपोलॉजिकल एकदिशीय संकेत संचरण सुनिश्चित करते हैं और साथ ही “हाईवे” के स्थान का शत-प्रतिशत उपयोग भी संभव बनाते हैं।