টপোলজির জন্য ধন্যবাদ, গণিতের একটি শাখা যা ক্রমাগত বিকৃতির মধ্যে থাকা জ্যামিতিক বস্তুর বৈশিষ্ট্যগুলিকে অন্বেষণ করে, দক্ষিণ আফ্রিকার উইটওয়াটারসরান্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের আইজ্যাক নেপের নেতৃত্বে বিজ্ঞানীদের একটি দল এবং যুক্তরাজ্যের ইউনিভার্সিটি অফ ইস্ট অ্যাংলিয়া (ইউইএ) এর কেইন ফোর্বসের নেতৃত্বে একটি উপায় আবিষ্কার করেন '{}} এবং আলো নিয়ন্ত্রণের একটি উপায়। বাম-হাতে) এবং স্পিন।
অপটিক্সে, কাইরালিটি সাধারণত বৃত্তাকার মেরুকৃত আলোর সাথে যুক্ত থাকে (যেখানে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র আলোর ভ্রমণের সাথে সাথে ঘড়ির কাঁটার দিকে বা বিপরীত দিকে ঘোরে)।
"আমাদের কাজ এই প্রশ্নের দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়েছিল যে আলো প্রচারের মাধ্যমে{0}}কোনও উপাদান ইন্টারফেস, একটি মেটাসারফেস, বা খুব টাইট ফোকাস করার প্রয়োজন ছাড়াই তার নিজস্ব স্থানীয় হস্তশক্তি তৈরি এবং নিয়ন্ত্রণ করতে পারে কি না," বলেছেন ফোর্বস, UEA-এর স্কুল অফ কেমিস্ট্রি, ফার্মেসি এবং ফার্মাকোলজির একজন লেকচারার, যেখানে তিনি নেতৃস্থানীয়{1}} গ্রুপের নেতৃস্থানীয়।
টপোলজিকাল চার্জ খামচি
টপোলজি স্থানের চারপাশে একটি হালকা মরীচি বায়ুর ফেজ এবং মেরুকরণের মাধ্যমে প্রবেশ করে। ফোর্বস ব্যাখ্যা করে, "গঠিত আলো আমাদের এই ধারণাগুলিকে একত্রিত করতে দেয় যাতে আমরা এমন বিম ডিজাইন করতে পারি যার ফেজ এবং মেরুকরণ বিম জুড়ে সুনির্দিষ্ট উপায়ে পরিবর্তিত হয়।" "আমরা রশ্মির টপোলজি একটি সাধারণ কন্ট্রোল নব হিসাবে কাজ করার সম্ভাবনার বিষয়ে আগ্রহী ছিলাম। পঞ্চরত্নম টপোলজিক্যাল চার্জ (একটি প্যারামিটার) পরিবর্তন করে, আমরা প্রচারের সময় আলোর স্থানীয় স্পিন এবং চিরালিটি নিজেদেরকে পুনর্গঠিত করতে পারি।"
এটি লক্ষ্য করা গুরুত্বপূর্ণ যে প্রভাবের জন্য কোনও বিশেষ উপকরণের প্রয়োজন নেই। এই ক্ষেত্রে, একটি কাঠামোগত আলোক রশ্মির-একটি ভেক্টর ঘূর্ণি রশ্মির মুক্ত-স্পেস প্রচারের সময় স্পিন এবং চিরালিটি আবির্ভূত হয়।
একটি ভেক্টর ঘূর্ণি মরীচি কি? ফোর্বস বলে, "ভেক্টর মানে হল মরীচি জুড়ে পোলারাইজেশন পরিবর্তিত হয়, ইউনিফর্ম না হয়ে।" "ভোর্টেক্স মানে মরীচি অরবিটাল কৌণিক ভরবেগ বহন করে, যা একটি বাঁকানো ফেজের সামনের সাথে যুক্ত। এবং টপোলজি যেভাবে বিমটি তার নিজের অক্ষের চারপাশে মোচড় দেয় তার মাধ্যমে প্রবেশ করে। আমাদের কাজে, এই মোচড়কে পঞ্চরত্নম টপোলজিক্যাল চার্জ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত করা হয়, যা সেট করে যে কিভাবে রশ্মির পর্যায় এবং পোলারাইজেশন পরিবর্তিত হয় যখন আমরা বিমের চারপাশে চলে যাই।"
প্রারম্ভিক সমতলে, রশ্মিটি স্পিন-ভারসাম্যপূর্ণ। এর বাম- এবং ডান-বৃত্তাকার উপাদানগুলি সমানভাবে উপস্থিত, তাই কোনও স্থানীয় বৃত্তাকার মেরুকরণ নেই। "কিন্তু এই দুটি উপাদান ভিন্ন অরবিটাল কাঠামো বহন করে," ফোর্বস উল্লেখ করে। "রশ্মি প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে, তারা বিভিন্ন Gouy পর্যায় এবং বিভিন্ন রেডিয়াল প্রোফাইল অর্জন করে। এটি ডান- এবং বাম-হাতের বৃত্তাকার উপাদানগুলিকে রেডিয়ালিভাবে পৃথক করে, যা স্থানীয় স্পিন এবং অপটিক্যাল চিরালিটি তৈরি করে।"
এটি লক্ষ্য করা গুরুত্বপূর্ণ যে প্রভাবের জন্য কোনও বিশেষ উপকরণের প্রয়োজন নেই। এই ক্ষেত্রে, একটি কাঠামোগত আলোক রশ্মির-একটি ভেক্টর ঘূর্ণি রশ্মির মুক্ত-স্পেস প্রচারের সময় স্পিন এবং চিরালিটি আবির্ভূত হয়।
একটি ভেক্টর ঘূর্ণি মরীচি কি? ফোর্বস বলে, "ভেক্টর মানে হল মরীচি জুড়ে পোলারাইজেশন পরিবর্তিত হয়, ইউনিফর্ম না হয়ে।" "ভোর্টেক্স মানে মরীচি অরবিটাল কৌণিক ভরবেগ বহন করে, যা একটি বাঁকানো ফেজের সামনের সাথে যুক্ত। এবং টপোলজি যেভাবে বিমটি তার নিজের অক্ষের চারপাশে মোচড় দেয় তার মাধ্যমে প্রবেশ করে। আমাদের কাজে, এই মোচড়কে পঞ্চরত্নম টপোলজিক্যাল চার্জ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত করা হয়, যা সেট করে যে কিভাবে রশ্মির পর্যায় এবং পোলারাইজেশন পরিবর্তিত হয় যখন আমরা বিমের চারপাশে চলে যাই।"
প্রারম্ভিক সমতলে, রশ্মিটি স্পিন-ভারসাম্যপূর্ণ। এর বাম- এবং ডান-বৃত্তাকার উপাদানগুলি সমানভাবে উপস্থিত, তাই কোনও স্থানীয় বৃত্তাকার মেরুকরণ নেই। "কিন্তু এই দুটি উপাদান ভিন্ন অরবিটাল কাঠামো বহন করে," ফোর্বস উল্লেখ করে। "রশ্মি প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে, তারা বিভিন্ন Gouy পর্যায় এবং বিভিন্ন রেডিয়াল প্রোফাইল অর্জন করে। এটি ডান- এবং বাম-হাতের বৃত্তাকার উপাদানগুলিকে রেডিয়ালিভাবে পৃথক করে, যা স্থানীয় স্পিন এবং অপটিক্যাল চিরালিটি তৈরি করে।"
স্ট্রাকচার্ড লাইট ফটোনিক্স, অপটিক্যাল ম্যানিপুলেশন, চিরাল সেন্সিং
সামনে সবচেয়ে সুস্পষ্ট অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে তিনটি হল সম্ভবত কাঠামোগত আলো ফোটোনিক্স, অপটিক্যাল ম্যানিপুলেশন এবং চিরাল সেন্সিং। আরেকটি সম্ভাব্য ব্যবহার হল উচ্চমাত্রিক ফোটোনিক তথ্য প্রক্রিয়াকরণ, কারণ রশ্মি স্পিন এবং কক্ষপথ কৌণিক ভরবেগকে নিয়ন্ত্রণযোগ্য উপায়ে সংযুক্ত করে।
"নীতিগতভাবে, আমাদের আবিষ্কারটি শাস্ত্রীয় এবং কোয়ান্টাম কাঠামোগত আলো উভয়ের সাথেই প্রাসঙ্গিক, যেখানে তথ্য মেরুকরণ (স্পিনিং লাইট) এবং স্থানিক মোড (টুইস্টেড লাইট) এর মধ্যে এনকোড করা যেতে পারে," নেপ বলেছেন। "ফোটন স্পিন এবং টুইস্ট উজ্জ্বল লেজার বিমের মধ্যে এবং একক ফোটন স্তরে একটি বর্ণমালা হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। প্রতিটি স্বতন্ত্র অবস্থা একটি ভিন্ন তথ্য প্রতীক প্রতিনিধিত্ব করে।"
দলের বর্তমান কাজ হল ক্লাসিক্যাল অপটিক্যাল ফিজিক্স, কিন্তু একই মাত্রার স্বাধীনতা, স্পিন, অরবিটাল কৌণিক ভরবেগ, এবং স্থানিক মোড গঠন কোয়ান্টাম ফোটোনিক্সের জন্যও ব্যবহৃত হয়। "আমাদের দীর্ঘ-মেয়াদী আগ্রহ হল এই ধরনের টপোলজি-নিয়ন্ত্রিত স্পিন-কক্ষপথের কাঠামো উচ্চ-মাত্রিক ফোটোনিক অবস্থার প্রস্তুতি, রূপান্তর বা এনকোডিংয়ের জন্য উপযোগী হতে পারে কিনা," নেপ বলেছেন৷
এরপরে, গবেষকরা এই প্রক্রিয়াটি কতটা সাধারণ এবং দরকারী তা অন্বেষণ করার পরিকল্পনা করেছেন। "আমরা দেখিয়েছি যে পঞ্চরত্নম টপোলজিক্যাল চার্জ স্পিন এবং চিরালিটি নিয়ন্ত্রণ করতে পারে বিনামূল্যে-স্পেস প্রচারের জন্য, এবং এখন প্রশ্ন হল এই নিয়ন্ত্রণকে কতদূর ঠেলে দেওয়া যায়," নেপ বলেছেন৷ "আমরা কীভাবে এটি তথ্য এনকোডিং, অপটিক্যাল ম্যানিপুলেশন, এবং চিরাল আলোর-বিষয় মিথস্ক্রিয়াগুলির জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে সে বিষয়েও আগ্রহী। আমাদের বিস্তৃত লক্ষ্য হল একটি আকর্ষণীয় কাঠামোগত আলোর প্রভাব প্রদর্শন করা থেকে এটিকে একটি বাস্তব নকশা নীতি হিসাবে বিকাশ করা।"
