Işığa yani fotonlara dayanan yeni bilgi teknolojisinde büyük bir potansiyel var. Işık parçacıkları olan fotonlar bilgi taşımak için son derece elverişliler ve fotonları temel alan kuantum teknolojisi (kuantum fotonik), şu anki bilgisayar teknolojisinden çok daha fazla bilgi tutabilecek. Fakat fotonlarla bir ağ kurabilmek için bir foton kontağı gerekli; fotonların devre içinde taşınımını kontrol edebilen bir tür transistör yani. Kopenhag Niels Bohr Enstitüsü ve Kore Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden araştırmacılar birlikte çalışarak, böyle bir kontak üretmeyi başardı. Çalışma sonuçları Nature Communications dergisinin son sayısında yayımlandı.

Kuantum bilgi, optik olarak yani ışık kullanılarak gönderilebilir. Bu durumda sinyal, bir ışık atımının en küçük bileşeni (kuantumu) olan fotonlardan oluşur. Kuantum bilgi, foton hangi yol boyunca gönderilmişse, orada konumlanır. Örneğin yarı-geçirgen bir aynanın sağına veya soluna gönderilebilir. Bu bildik bilgisayarlardaki 0 ve 1'den oluşan bitlerle kıyaslanabilir. Ancak bir kuantum bitin klasik bitten daha fazlası olduğunu unutmamak gerek. Çünkü aynı anda hem 0 hem de 1 durumunda olabilir ve tek bir foton olduğu için algılanmadan okunamaz. Ayrıca kuantum teknolojisi ile eski tip bilgisayar teknolojisinden çok daha fazla bilgi depolanabilir. Dolayısıyla ilerisi için bilgi teknolojisi alanındaki potansiyeli çok daha fazladır.

Işığı kontrol etmek

Işık normalde her yöne yayılır. Ancak ışığa dayanan kuantum teknolojisi geliştirmek için ışığı tek tek fotonlarına kadar kontrol edebiliyor olmak gerekir. Niels Bohr Enstitüsü'ndeki Kuantum Fotonik ekibi bir süredir bunun için çalışmaktaydı. Kuantum nokta (İng. quantum dot) gömülü bir optik çip kullanarak bunu başardılar. Optik çip, 100 mikron genişliğinde ve 160 nanometre kalınlığında aşırı küçük bir fotonik kristalden yapıldı. Çipin ortasında gömülü durumda bir dizi atomdan oluşan bir kuantum nokta bulunuyor.

"Geliştirdiğimiz fotonik çip sayesinde, kuantum nokta her seferinde tek bir foton yayacak ve bu fotonun yönünü kontrol edebileceğiz. Getirdiğimiz en büyük yenilik, kuantum noktanın fotonlar için bir kontak olarak kullanılması; bir tür transistör gibi. Fotonlardan oluşan karmaşık bir ağ yaratmada bu önemli bir bileşen," diyor Kuantum Fotonik grubu lideri Peter Lodahl.

Fotonlar İçin Geçit

Deneyler, Niels Bohr Enstitüsü'nin bodrumunda bulunan laboratuvarlarda gerçekleştirilmiş. Böylece yoldan kaynaklanan titreşimlerin ve bozucu ortam ışıklarının önü kesilmiş. Deneyde foton üretmek için lazer kullanan ekip, lazeri en kısık ayara getirdiğinde tek bir foton yayılımı sağlamış. Yoğunluk biraz arttırıldığında da iki ya da daha fazla sayıda foton yayılım olasılığı arttırılmış. Sonuçlar açısından yayılan foton sayısı önem taşıyor.

"Kuantum noktaya tek bir foton gönderirsek, geri püskürtülecektir; geçit kapatılır. Fakat eğer iki foton yollarsak, durum kökten değişir; geçit açılır ve iki foton dolaşıklaştırılıp öteye geçirilir," şeklinde açıklıyor doktora sonrası araştırmacısı Alisa Javadi. Dolayısıyla kuantum nokta burada bir foton kontağı gibi iş yapıyor. Bu da büyük ölçekli karmaşık kuantum fotonik devreler yapılandırmak için olmazsa olmaz bir bileşen.



 

---

Kaynak: Phys.org, "Photons open the gateway for quantum networks"
< http://phys.org/news/2015-10-photons-gateway-quantum-networks.html >

Referans: Nature Cummunications, "Single-photon non-linear optics with a quantum dot in a waveguide"
< http://www.nature.com/ncomms/2015/151023/ncomms9655/full/ncomms9655.html >

---