Tek Fotondan Saniyede Milyarlarca Kuantum Parçacık Üretmede Rekor

Tek Fotondan Saniyede Milyarlarca Kuantum Parçacık Üretmede Rekor: Basel Üniversitesi ve Bochum Ruhr Üniversitesi’ndeki bilim insanları bir foton kaynağı geliştirdikleri açıkladılar. Bu foton kaynağı saniyede milyarlarca bu kuantum parçacıklarını üretme kapasitesine sahip. Kuantum teknolojilerinin hayatımızın içine daha çok girebilmesi için bu tip çalışmalar hız kesmeden devam ediyor. Keşfedilen bu kaynak verimliliği ile şu zamana kadar rekorlar alt üst etti. Yani Tek Fotondan Saniyede Milyarlarca Kuantum Parçacık Üretmede Rekor.

Güvenli iletişim dediğimizde bundan önceki yazılarda da belirttiğimiz üzere bu yeni keşif kuantum kriptografisinde çok önemli bir yer alacak.

Buluştaki önemli bileşen, tek foton dizilerine sahip olunması. Foton dizilimleri sayesinde bilgiler, parçacıkların kuantum hallerinde depolanabilecek ve çok uzun mesafelere iletilebilecek. Biraz daha radikal bir düşünceyle birbirleriyle uzaktan iletişim halinde olan kuantum işlemcileri bu keşif yani tek fotonlu sistemle iletişim kurabilecek. İşlemcinin kendisi de belki de bu fotonları kuantum bitleri yerine kullanabilecek.

Bilim insanlarının dikkat çektiği bir nokta da burada bir ön koşul bulunduğudur. Çünkü bu tip uygulamalar için tek fotonların verimli bir kaynak olmasında yatıyor.

Parçacıkları Yönlendiren Bir Huni

Bir yarı iletken içinde tek bir “yapay atomun” (bir kuantum noktası) uyarılmasıyla bir foton oluşmaktadır. İletişimde yaşanan en büyük sıkıntı fotonlarda yaşanan kayıplardır. Fotonlar kuantum noktasını tüm yönlere bıraktıklarından bu kayıplar oluşmaktadır. Bu keşifte ise bilim insanları bu sorunu fotonlardaki kayıpları önlemek için ve belirli yönlere sevk etmek için kuantum noktasını bir huni içine yerleştirerek sorunu çözdüler.

Bu sistemde kastedilen huni diye adlandırılan aslında bir mikro boşluktur. Bu mikro boşluk neredeyse tüm fotonları yakalayacak ve ardından onları bir optik fibere yönlendirecektir. Her bir foton diziliminin toplam uzunluğu iki santimetreyi bulmaktadır. Devamında da bu fotonlar bir fiber optik sonrasında ortaya çıkmaktadır.

Sistemin verimliliğinde muazzam bir artış yakalandığını da bilim insanları ifade ediyorlar. Kaydedilen verimlik değeri %57 dir. Önceki değerin iki katından fazla bir değerdir. Verilen değerin anlamı tam olarak şunu ifade etmektedir. Bir kuantum noktasının uyarılmasının bir fotonla sonuçlanma değeri.

Richard Warburton prensipte neyin mümkün olduğunu birkaç yıldır bildiklerini ifade ediyor.

, “Bu gerçekten özel bir an” diyor. “Prensipte neyin mümkün olduğunu bir veya iki yıldır biliyoruz. Şimdi fikirlerimizi hayata geçirmeyi başardık. ”

Bilgi İşlem Kapasitesindeki Olağanüstü Artış

Verimlilikteki artışın önemli sonuçları ile yani “Tek foton yaratma verimliliğini iki kat arttırmak”  örneğin 20 foton dizisi için bir milyonluk genel bir gelişme anlamına gelmekte.

Gelecekte, tek foton kaynak çalışmalarının daha da ileri gitmesi ve bunun basitleştirilmesi kuantum kriptografi, kuantum hesaplama ve diğer teknolojilerdeki sayısız uygulamaları geliştirecektir.

Reference: 28 Ocak 2021, Nature Nanotechnology’den derlenmiştir.