كۋانت ئوپتو-مېخانىكىسى

كۋانتكۋانت نەزەرىيسى مولىكولا، ئاتوم ۋە ئاتومدىن كىچىك مىكرو زەرىچىلەر دۇنياسىدىكى فىزىكىلىق قانۇنلارغا پىرىنسىپلار تۇرغۇزغان، زامانىمىزدىكى پەن-تېخنىكا تەتقىقاتلىرىنى نەزەرىيىۋى ئاساسلار بىلەن تەمىنلەۋاتقان ۋە كەلگۈسى تېخنىكا تەرەققىياتىدا پارتىلاش خاراكتېرلىك پوتېنسىئالغا ئىگە بولغان يىپيېڭى، قوللىنىشچان بىر گېگانىت نەزىرىيە بولۇپ، نۇرنىڭ كۋانتلىق چۈشەندۈرۈلۈش ئىلىمى-- كۋات ئوپتېكىسىدا بىر تارماق پەن بولۇپ شەكىللەنگەن يېڭى بىر تەتقىقات تېمىسى « كۋات ئوپتو-مېخانىكىسى» يېقىندىن بىرى كىشىلەرنىڭ قىزغىلىقى قوزغاشقا باشلاۋاتقان قىززىق نوختىلىق تېمىلارنىڭ بىرى .

 مېكرو ۋە ياكى نانومېتىر چوڭلۇقتىكى جىسىملارنىڭ مېخانىكىلىق تەۋرىنىشى ھالىتى بىلەن ئېلىكتېر-ماگنېت دولقۇنى، جۈملىدىن لازىر نۇرىنىڭ ئوپتېكىلىق ھالىتىنىڭ رادىئاتسىيە بېسمى ئارقىلىق باغلىنىشى ھەمدە بۇ باغلىنىش بىلەن سېستىمىدا يۈزبەرگەن «كۋانت تەسىرلىرى» نى تەتقىق قىلىش بولسا بۇ تەتقىقات تېمىسىنىڭ ئاساسلىق يۆلىنىشى ۋە مەقسىتى بولۇپ ھېساپلىنىدۇ .

 مىكىرو ۋە ياكى نانۇمېتىر چوڭلۇقتىكى مېخانىك تەۋرەنگۈچلەرنىڭ لازىر مەيدانى بىلەن تەسىرلىشىشى بىلەن بۇ مېخانىك تەۋرەنمىنىڭ كۋانتلىشىشى نەتىجىسىدە كۋانت تەسىرىنىڭ ئاتوم چوڭلۇقىدىن نانو ۋە مىكرو ساھەگە كېڭىيىشى بەلكىم كۋانت فىزىكىسى بىلەن كىلاسسىك فىزىكىنى باغلاپ تۇرىدىغان مۇھىم ھالقا بولۇش مۇمكىنچىلىكىدىن ئىبارەتتۇر. ئالدىنقى نەچچە يىلدىن بۇيان داڭلىق ئىلمىژورناللاردىن «تەبىئەت»(Nature) ۋە «ئېلىمپەن»(Science) ژورناللىرىدا بۇ ھەقتە ماقالىلارنىڭ ئارقا-ئارقىدىن ئېلان قىلىنىشى بۇنىڭ مىسالى بولىشى مۇمكىن. بۇ ماقالىدە ئالدى بىلەن ئوپتو-مېخانىكىسى ھەققىدە قىسقىچە چۈشەنچە ۋە تارىخى بايان قىلىنىدۇ، ئاندىن قوللىنىش ساھەلىرىدىن بىر قانچە مىسال كۆرسۈتىلىدۇ، ئاخىرىدا ئوپتو-مېخانىكىلىق باغلانما ھەققىدىكى ھېسابلاش جەرىيانلىرىنىڭ مەنتىقىلىق يوللىرى كۆرسىتىلىدۇ.

كۋانتئوپتو - مېخانىكىسى بولسا ھازىرقى زامان فىزىكا تەتقىقاتىدىكى تەرەققىي قىلىۋاتقان بىر تارماق پەن بولۇپ، ئېلىكتىر-ماگنېت رادىئاتسىيسى (يەنى فوتونلار) بىلەن نانو ۋە ياكى مىكرو مېخانىك سېستىمىنىڭ ئۆز-ئازا تەسىرلىشىشىنى تەتقىق قىلىدۇ . ئوپتو-مېخانىكىسى يەنە رىزونانىسلىغۇچ ئوپتو-مېخانىكىسى(cavity opto-mechanics) دەپمۇ ئاتىلىدۇ. ئۇ كۋانت فىزىكىسى، ئوپتىكا، قاتتىق جىسىم فىزىكىسى ۋە ماتېرىيال فىزىكىسىنىڭ كېسىشكەن نوختىسىغا توغرا كىلىدىغان بولۇپ، يېقىندىن بۇيان تېز تەرەققىي قىلىۋاتقان ھەم كىشىلەرنىڭ دېقىتىنى تارتىۋاتقان بىر تەتقىقات ساھەسى.

رادىئاتسىيە بېسىمى ئۇقۇمىنى ئەڭ دەسلەپ ماكسىۋېل(Maxwell) ئوتتۇرىغا قويغان بولۇپ، بىر ئەسىر ئىلگىرىلا نۇرنىڭ رادىئاتسىيە بېسىمى تۇنجى قېتىم تەجىربىخانىدا ئۆلچەنگەن[2]. ئارتور. ئاشكىن(Arthur Ashkin) تۇنجى قېتىم يىغىلغان لازىر نۇرى ئارقىلىق كىچىك دىئېلىكتىرىك شارچىلارنى تىزلەتكەن ۋە توڭلاتقان[3]. 1980-يىللىرى دەسلەپكى قەدەمدە ئالەملىك تارتىشىش دولقۇنلىرىنى سەزگۈچى ئەسۋاب (Gravitational Wave Detector) ھەققىدىكى ئىزدىنىشلەر ۋېلادېمىر براگىنسكى (V.Braginsky) باشلامچىلىقىدا ئېلىپ بېرىلىشقا باشلىغان [4]. براگىنسكى ۋە ئۇنىڭ خىزمەتداشلىرى 1967-يىلىدا مىكرودولقۇن بەلبېغىدا رىزونانىسلىغۇچ ئوپتو-مېخانىك تەسىرىنى كۆرسەتكەن ئىدى؛ ئوپتىك بەلبىغىدا بۇ خىل تەسىر 1983- يىلى فەبرى-پەروت رىزونانىسلىغۇچى(FabryPerot Cavity)نى قوللىنىش ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشۇرۇلدى[5]. 1998-يىلىغا كەلگەندە ئىنسبۇرك ئۇنىۋېرستېتىدىن ھ. رىتسچ (H. Ritsch) ۋە دوستلىرى ئوپتىك رېزونانىسلىغۇچ ئىچىدە ئاتوملارنى توڭلىتىشتىن ئىبارەت بىر تەتقىقات تېمىسىنى ئوتتۇرىغا قويدى[6].

كۋانتماكرو دۇنيادىكى جىسىملارنىڭ كۋانت تەسىرنى تەتقىق قىلىش ئارقىلىق كلاسسىك ۋە كۋانت فىزىكىسى ئارىسىدىكى چىگرا ھەققىدە بىلىم بىرىدۇ [7]. ھازىرقى زامان يۇقىرى يېڭى پەن-تېخنىكا ساھەسىدە كەڭرى قوللىنشلارغا ئىگە بولۇپ، بىز تۆۋەندە ئاز بىر قىسىم قوللىنىشلىرى ھەققىدە قىسقىچە توختۇلىمىز.

كۋانتۇم ئوپتو-مېخانىكىسىنىڭ ماكرو ساھەدىكى چوڭ ئەينەكلەردىن تارتىپ، نانو ۋە ياكى مىكرو ساھەگىچە : 1) مېخانىكىلىق تىتىرەشمە يەلكىسى. 2) ھالقىسىمان مىكرو كاتۇشكا. 3) تىترەشمە ياپراقچىللىرى غا قەدەر كەڭ دائىرىنى قاپلىغان تەتقىقات تېمىلىرى ۋە پەن-تېخنىكىدىكى قوللىنىشلىرى مەۋجۇت. تۆۋەندىكى رەسىمدە سېستىمىنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى، ماسسىسى ۋە چاستوتىسى بويىنچە ئوخشىمىغان تەتقىقات ۋە قوللىنىش ساھەلىرى كۆرسۈتۈلگەن. كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، ئوپتىكىلىق كۈچ تەسىرىدىكى مېخانىك تەۋرىنىشنىڭ كۋانت تەسىرى ئاتوم چوڭ كىچىكلىكىدىن نەچچە يۈز ھەتتا نەچچە مىڭ ھەسسە چوڭ نانومېتر چوڭلۇقتىكى مىكروساھەدىن ھالقىپ ، كۆزبىلەن كۆرگىلى بولىدىغان ماكرو ساھەدىكى مىللىمىېتر چوڭلۇقىغا يېتىپ بارىدۇ...

ئوپتو-مېخانىكىلىق تارىما ئۇچلۇق مىكروسكوپ

بۇ بىر تارىما ئۇچلۇق مىكروسكوپنىڭ سىخىمىسى بولۇپ، بۇ يەردە يەلكە ئۈستىگە بىر تال تارىما ئۇچى يەرلەشتۈرۈلگەن. لازىر نۇرى مەنبەسىدىن كەلگەن نۇر يەلكىگە چۈشۈپ ئوپتىكىلىق بېسىم ھاسىل قىلغاندىن كىيىن يەلكە تەۋرىنىش ھاسىل قىلىدۇ ۋە تەۋرىنىش بىلەن لازىر مەيدانى ئۆز-ئارا ماسلاشما ھالىتىگە كىلىدۇ بۇ يەلكىگە ئورۇنلاشتۇرۇلغان تارىما ئۇچى بىلەن تەكشۈرمەكچى بولغان نۇسخا يۈزى ئوتتۇرىدىسىكى تەسىرلىشىش ئورۇن سەزگۈچى ئەسۋاپ ئارقىلىق خاتىرلىنىدۇ. شۇڭا تەسىرلىشىشنىڭ قانداق ئىكەنلىكىگە قاراپ نۇسخا يۈزىنىڭ قانداق ئىكەنلىكى ھەققىدە بىلىمگە ئىگە بولالايمىز.

ئالەملىك تارتىشىش دولقۇن سەزگۈچ

ئالەم بوشلۇقىدىكى بىر-بىرىنى ئوربىتا قىلىپ ئايلىنىدىغان قوشماق يۇلتۇزلارنى ئالەملىك تارتىشىش دولقۇنلىرىنىڭ مەنبەسى دېيىشكە بولىدۇ. ئالبېرت ئېنىشتېيىن 1905- يىلى ئۆزىنىڭ «كەڭ مەنىدىكى نىسپىيلىك نەزەرىيسى»دە ئالەملىك تارتىشىش دولقۇنلىرىنىڭ مەۋجۇتلۇقىنى پەرەز قىلغان بولسىمۇ بۇ «دولقۇن»لار ھېچ تەجىربە ئارقىلىق ئىسپاتلانمىغان ئىدى. ئالەملىك تارتىشىش دولقۇنلىرى دىگىنىمىز ئاددى قىلىپ ئېيتقاندا «ماكان-زامان» نىڭ تىتىرەشمە دولقۇنلىرىدۇر.

ئالەملىك تارتىشىش دولقۇنلىرى سەزگۈچ ئەسۋاپتىن ئۆتكەندە سىناق ماسسىلار (يەنى ئەينەكلەر) ئارىسىدىكى مۇساپە سەزگۈچ ئەسۋاپنىڭ بىر يەلكىسىدە ئازىيىدۇ، يەنە بىر يەلكىسىدە بولسا ئارتىدۇ. شۇنداق بولغاندا ئىككى يەلكىدىن قايتىپ كىلىپ ئىنتىرفىرىىنسىيە (يەنى قاتلىنىش) ھاسىل قىلغاندىن كىيىن ناھايىتى كىچىك بولغان بىر چىقىش سىگىنالىغا ئېرىشىمىز. مانا بۇ سىگنال ئالەملىك تارتىشىش دولقۇنلىرىغا ماس بولغان سىگناللاردۇر...

ئىنتىرفىرىنسىيە جاھازىسى ئىچىدىكى رادىئاتسىيە بېسىمى تەسىرىدىن ئوتتۇرىغان چىققان «ئىنتىرفىرىنسىيە جاھاز» ئەينەك ئورۇنلىرىنىڭ تىتىرەشمە ئۆزگۈرۈش ھالەتلىرى ئىنتىرفىرىنسىيە جاھازىسىنىڭ چىقىش سىگنالىنى چوڭايتىدۇ...

كۋانت كومپىيۇتېرىنىڭ ساقلىغۇچىسىى

كۋانتۇم ئوپتو-مېخانىكىسىدا نانو-مېخانىكىلىق رېزونانىسلىق تەۋرەنگۈچنى سانلىق مەلۇمات خاتىرلىگۈچى مەنبە قىلغان

كۋانت كومپىيۇتېرىنىڭ ساقلىغۇچىسىنى نەزەرىيىۋى ئاساس بىلەن تەمىنلەيدۇ. مەسىلەن، كومپىيۇتېرلارنىڭ سانلىق مەلۇماتلارنى ساقلاش، بىرتەرەپ قىلىش پىرىنسىپى ئەڭ ئاددىي قىلىپ ئېيتقاندا « 0 (يېپىق) » ۋە « 1 (ئوچۇق) » دىن ئىبارەت ئىككى خىل ھالەت بىلەن ئىپادىلەنگەن سانلىق مەلۇماتلارنى لوگىكىلىق توك يوللىرى ئارقىلىق خاتىرلەيدۇ. مۇشۇنىڭغا ئوخشاش ئىككىلىك سېستىمىغا ماس بولغان ئىككى خىل ھالەتنى ئوپتىكىلىق ساھەدە ئىشلىتەلىسەك ئوپتو-مېخانىكىلىق نانو-تەۋرەنگۈچنى ئاساس قىلغان ساقلىغۇچ بىرلىكىنى ياسىيالىشىمىز مۇمكىن. 

ئوپتو-مېخانىك تەسىرلىشىشلەردە بىر تەرەپتىن ئوپتىك مەيدانىدىن مېخانىك تەۋرەنگۈچكە ئېنىرگىيە پومپىلاش ئارقىىق مېخانىك تەۋرەنگۈچنىڭ ھەرىكىتىنى يۈكسەلتىلىدۇ؛ يەنە بىر تەرەپتىن نانو تەۋرەنگۈچنى «توڭلىتىپ» كۋانت ئېنىرگىيە ئەڭ تۆۋەن ھالىتىگە كەلتۈرۈش مەقسەت قىلىنىدۇ. مۇشۇ ئىككىلى خىل پىرىنسىپنى قوللىنىش ئارقىلىق بىز نانو-مېخانىكىلىق تەۋرەنگۈچنى ئاساس قىلغان ئوپتو-مېخانىكىلىق كومپيۇتېر ئىچكى ساقلىغۇچىنى ياسىيالايدۇ.^[0]