অ্যাডিলেডের প্রকৌশলীরা জংশনবিহীন লুপ দিয়ে SQUID অ্যারেকে পরম ম্যাগনেটোমিটারে পরিণত করলেন

Physical Review Applied-এ প্রকাশিত গবেষণা দেখায় যে জোসেফসন জংশনবিহীন সুপারকন্ডাক্টিং লুপ SQIF সেন্সরের জন্য প্রয়োজনীয় ভিন্ন ভিন্ন লুপ আকারের অনুকরণ করতে পারে এবং নির্মাণ সহজ করে।

এই পৃষ্ঠাটি ইংরেজি থেকে অনূদিত। কোম্পানি ও পণ্যের নাম এবং সূত্রের লিংক অপরিবর্তিত রয়েছে। ইংরেজিতে মূলটি পড়ুন

দক্ষিণ অস্ট্রেলিয়ার অ্যাডিলেড ইউনিভার্সিটির (Adelaide University) গবেষকেরা সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম ইন্টারফেয়ারেন্স ডিভাইস (SQUID)-এর এমন অ্যারে তৈরির একটি সহজতর উপায় দেখিয়েছেন, যা পরম চৌম্বক ক্ষেত্র মাপতে পারে এবং যে সংবেদনশীলতা এগুলোকে আকর্ষণীয় করে তা-ও হারায় না। ডক্টরাল শিক্ষার্থী রস মোনাগান ও জোনাথন মারেনকোভিচ এবং বিশ্ববিদ্যালয়ের কোয়ান্টাম অ্যান্ড ন্যানো টেকনোলজি গ্রুপের (QuaNTeG) সহযোগী অধ্যাপক জুসেপ্পে তেত্তামানজির এই কাজ ২৬ অক্টোবর Physical Review Applied-এ প্রকাশিত হয়েছে (খণ্ড ২৬, প্রবন্ধ ০৪৪০৭৭), এবং পূর্ণ লেখা arXiv-এও পাওয়া যায়।

সমস্যা

SQUID হলো সুপারকন্ডাক্টিং পদার্থের লুপ যা জোসেফসন জংশন দিয়ে বিচ্ছিন্ন, এবং এগুলো বর্তমানে সবচেয়ে সংবেদনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র শনাক্তকারীগুলোর অন্যতম। অনেক SQUID লুপ একটি দ্বিমাত্রিক অ্যারেতে যুক্ত করলে অত্যন্ত শক্তিশালী রেডিও-ফ্রিকোয়েন্সি সেন্সর তৈরি হয়। বিশ্ববিদ্যালয়ের মতে সমস্যা হলো, চৌম্বক ক্ষেত্র ঠিক কখন শূন্য তা শনাক্ত করতে এই যন্ত্রগুলোর অসুবিধা হয়।

সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম ইন্টারফেয়ারেন্স ফিল্টারে (SQIF) প্রচলিত সমাধান হলো ইচ্ছাকৃতভাবে লুপগুলোর ক্ষেত্রফল অসমান রাখা, যাতে অ্যারে পরম ম্যাগনেটোমিটার হিসেবে কাজ করে। গবেষণা অনুযায়ী এই শর্ত প্রতিটি লুপের আলাদা অপ্টিমাইজেশনের সঙ্গে সাংঘর্ষিক: লুপের আকার বদলালে তার ইন্ডাক্ট্যান্স এবং একটি গুরুত্বপূর্ণ ডিজাইন প্যারামিটারও বদলে যায়, যা ভালো কর্মক্ষমতার জন্য সূক্ষ্মভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে হয়। এই আপস এমন অ্যারেকে তাদের পূর্ণ সম্ভাবনায় পৌঁছাতে বাধা দেয়, যা লেখকদের মতে কেবল স্ট্যান্ডার্ড কোয়ান্টাম সীমা দ্বারা সীমিত। বিশ্ববিদ্যালয়ের ঘোষণায় বলা হয়েছে যে বর্তমান নকশায় বিভিন্ন আকারের শত শত বা হাজার হাজার লুপ লাগতে পারে।

কারিগরি বিবরণ

অ্যাডিলেডের দল সব লুপের আকার একই রেখেছে এবং পরিবর্তে বাছাই করা কিছু লুপকে জোসেফসন জংশনবিহীন "ফাঁকা" সুপারকন্ডাক্টিং অংশ দিয়ে প্রতিস্থাপন করেছে। এই ফাঁকা লুপগুলো সার্কিটে চৌম্বক ফ্লাক্স বণ্টনের ধরন বদলে দেয়, ফলে অ্যারে এমন আচরণ করে যেন তার লুপগুলোর ক্ষেত্রফল ভিন্ন। লেখকেরা একে "সিন্থেটিক ক্ষেত্রফল বিস্তার" বলেন এবং একটি বিশ্লেষণাত্মক সূত্র বের করেন যা ফাঁকা লুপের বিন্যাসকে ভৌত ক্ষেত্রফলের সমতুল্য বিস্তারের সঙ্গে যুক্ত করে।

এরপর তাঁরা ফাঁকা লুপযুক্ত কয়েকটি দ্বিমাত্রিক SQIF অ্যারে তৈরি করে খুব নিম্ন তাপমাত্রায় চালান। গবেষকদের মতে পরিমাপ করা যন্ত্রগুলো তত্ত্ব অনুযায়ী আচরণ করেছে।

তেত্তামানজি বলেন, "সাবধানে বসানো ফাঁকা লুপ যোগ করে আমরা একই ফল পেতে পারি এবং সর্বোচ্চ সংবেদনশীলতার জন্য প্রয়োজনীয় শর্তও বজায় রাখতে পারি।"

কেন এটি গুরুত্বপূর্ণ

যদি অভিন্ন লুপই যথেষ্ট হয়, তবে নির্মাতাদের আর বহু ভিন্ন লুপ জ্যামিতির বড় অ্যারে বানাতে হবে না, যা বিশ্ববিদ্যালয়ের মতে যন্ত্র তৈরি সহজ ও সস্তা করতে পারে। বিশ্ববিদ্যালয় সম্ভাব্য প্রয়োগ হিসেবে মস্তিষ্ক পর্যবেক্ষণ, আরও সংবেদনশীল রেডিও-ফ্রিকোয়েন্সি রিসিভার, কম শব্দের যোগাযোগ এবং তড়িৎচৌম্বক সংবেদনের কথা বলে।

যা লক্ষ রাখতে হবে

বিশ্ববিদ্যালয় বলছে প্রযুক্তিটি বাণিজ্যিকীকরণের আগে আরও পরীক্ষা দরকার। ধারণাটি একটি আন্তর্জাতিক পেটেন্ট আবেদনের বিষয়, এবং যন্ত্রের কর্মক্ষমতা উন্নত করা ও নতুন প্রয়োগ খোঁজার জন্য আরও গবেষণা ইতিমধ্যে চলছে। The Quantum Insider ২ নভেম্বর বিশ্ববিদ্যালয়ের ঘোষণাটি প্রকাশ করেছে।