Çin’de Pekin Kuantum Bilgi Bilimleri Akademisi’nden (BAQIS) bilim insanları, ışık depolama alanında çığır açan bir başarıya imza attı. Araştırmacılar, ışık tabanlı bilgileri tam ‘4.035 saniye’ boyunca, yani bir saatten uzun bir süre boyunca başarılı bir şekilde depolayarak yeni bir ‘dünya rekoru’ kırdı.
KUANTUM MEKANİĞİNDE BÜYÜK ADIM
Bilim dünyasında heyecan yaratan bu başarı, kuantum mekaniğinin sunduğu imkanları kullanarak gerçekleştirildi. Geleneksel olarak, ışığı uzun süre boyunca depolamak, doğası gereği son derece zorlu bir süreç olarak kabul ediliyor. Temel ışık parçacıkları olan fotonların inanılmaz hızlarda hareket etmesi, bu parçacıkların yakalanmasını ve saklanmasını son derece güç hale getiriyor. Üstelik mevcut teknolojiler, fotonları doğrudan depolamaya elverişli değil.
IŞIK SİNYALLERİ SES SİNYALLERİNE DÖNÜŞTÜRÜLDÜ
Çığır açan çalışmada, araştırmacılar bu sorunun üstesinden gelmek için ışık sinyallerini ‘ses sinyallerine’ dönüştürme yöntemini kullandı. Bu dönüşüm, çok daha yavaş hareket eden ses sinyallerinin daha uzun süreler boyunca ve daha kolay bir şekilde depolanmasını sağladı.
BAQIS’teki araştırmacılar, yöntemi şu sözlerle açıkladı: “Fotonları, yüksek hızda hareket eden minik toplar gibi düşünebilirsiniz. Bu fotonlar ince bir film yüzeyine çarptığında, ışığın genliği, frekansı ve diğer bilgileri ses sinyallerine dönüşür. Bu ses sinyalleri de aynı filmde depolanarak ışık bilgisinin saklanması sağlanır.”
TEK KRİSTAL SİLİSYUM KARBÜR KULLANILDI
Araştırmacılar, bu işlem için tek kristal silisyum karbür filminden yararlandı. Bu özel malzeme, ışık tabanlı bilgilerin malzemenin yapısı içinde etkili bir şekilde hapsedilmesini sağladı.
Yüksek ısı iletkenliği ve düzlem içi stres özellikleriyle bilinen silisyum karbür kristalleri, bu alandaki en kaliteli mekanik osilatörlerin geliştirilmesi için büyük bir potansiyele sahip.
DİĞER YÖNTEMLER GERİDE KALDI
Bu yenilikçi yaklaşım, daha önce kullanılan ‘metalik alüminyum’ ve ‘silisyum nitrür’ gibi malzemelere dayalı eski yöntemlerin önüne geçti.
Önceki malzemeler, iç kayıplar nedeniyle titreşimleri yalnızca bir saniyenin çok küçük bir dilimi kadar sürdürebiliyordu. Bu durum, ışık depolama süresini ciddi biçimde sınırlandırıyordu.
Tek kristal silisyum karbür ise olağanüstü frekans kararlılığı ve minimum iç kayıpları sayesinde rekor sürenin önünü açtı. Araştırma raporunda, “Son derece yüksek mekanik frekans kararlılığından yararlanan bu arayüz, grup gecikmeleri ile bir saate kadar ayarlanabilir ışık yavaşlatmayı mümkün kılıyor” ifadeleri kullanıldı.
Ayrıca, tek kristal silisyum karbür filminin son derece düşük sıcaklıklarda bile başarılı performans sergilediği vurgulandı.
Araştırmacılar, “Kübik silisyum karbür kristal mekanik rezonatörlerin düşük sıcaklıklardaki yüksek termal iletkenliği, milikelvin seviyelerine kadar etkili termalizasyon sağlıyor. Bunun sonucunda olağanüstü frekans kararlılığı ve son derece düşük saf faz kaybı elde ediliyor” ifadelerine yer verdi.
KUANTUM HESAPLAMA
Bu devrim niteliğindeki gelişmenin, özellikle ‘kuantum hesaplama’ alanında geniş kapsamlı uygulama potansiyeline sahip olduğu belirtiliyor.
Işığı uzun süreler boyunca depolama kapasitesi, kuantum bilgisayarların daha güçlü ve daha verimli hale gelmesinin önünü açabilir.
