Arizona Üniversitesi, bilgi işlem dünyasında devrim niteliği taşıyabilecek bir keşfe imza attı. Üniversitenin fizik ve optik bilimler alanındaki araştırmacıları, dünyanın ilk petahertz hızlı transistörünü geliştirme yolunda büyük bir adım attı. Başarıya ulaşması halinde bu gelişme, elektrik yerine ışığın işlem gücünü yönlendirdiği yeni bir bilgi işlem çağının başlangıcını temsil edebilir.
GRAFEN VE KUANTUM TÜNELLEME
Arizona Üniversitesi öncülüğünde, California Teknoloji Enstitüsü Jet İtiş Laboratuvarı ve Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi’nden bilim insanlarının da katkısıyla yürütülen araştırma, grafen adı verilen yalnızca bir atom kalınlığındaki bir malzemeyi temel alıyor. Ekip, grafen içindeki elektron hareketlerini kontrol edebilmek amacıyla ultra hızlı ışık darbelerinden yararlanarak bilgi işlem hızlarını benzeri görülmemiş seviyelere taşımayı hedefliyor.
Nature Communications’da yayımlanan çalışmada, saniyenin trilyonda birinden daha kısa süren lazer darbeleri kullanılarak elektronların, kuantum tünelleme olarak bilinen bir olgu ile neredeyse anında enerji bariyerlerini aşabildiği gösterildi. Bu fenomen uzun süredir fizikçilerin ilgisini çekerken, araştırma ekibinin bunu gerçek zamanlı olarak gözlemleyip manipüle edebilmesi, teknoloji açısından önemli bir kilometre taşı olarak değerlendiriliyor.
PETAHERTZ DÜZEYİNDE HIZ
Araştırmayı yürüten ekipte yer alan Arizona Üniversitesi Fizik ve Optik Bilimler Doçenti Mohammed Hassan, bu ilerlemenin günümüz bilgisayar çiplerinden bin kat daha hızlı, petahertz aralığında işlem hızlarını mümkün kılabileceğini belirtiyor. Bu hızın, yapay zekâdan uzay araştırmalarına, kimya ve sağlık hizmetlerinden enerji teknolojilerine kadar çok çeşitli alanlarda çığır açıcı gelişmelerin önünü açabileceği ifade ediliyor.
Daha önce dünyanın en hızlı elektron mikroskobunun geliştirilmesine katkı sağlayan Hassan, araştırma boyunca grafenin lazer ışığına maruz kaldığında elektrik iletim davranışlarını detaylı bir şekilde incelediklerini kaydetti. Normalde grafenin simetrik yapısı nedeniyle oluşan elektrik akımları birbirini iptal ediyor ve net bir akım elde edilemiyordu.
Ancak araştırma ekibi, grafen örneklerini belirli biçimlerde modifiye ederek önemli bir keşfe imza attı. Malzeme içerisindeki tek bir elektronun, çok kısa bir süreliğine tünel oluşturarak grafeni geçtiği gözlemlendi. Bu anlık olayın gerçek zamanlı olarak kaydedilebilmesi, araştırmanın seyrini değiştirdi ve nihayetinde “dünyanın en hızlı petahertz kuantum transistörü” olarak tanımlanan yeni bir teknolojinin ortaya çıkmasına neden oldu.
ATTOSANİYE ÖLÇEĞİNDE ZAMAN
Bilim insanları bu başarıya, piyasada satılan bir grafen fototransistörü kullanarak ulaştı. Transistör, özel bir silikon katmanla geliştirildikten sonra 638 attosaniyede (saniyenin milyarda birinin milyarda biri) açılıp kapanabilen bir lazerle ışınlandı. Her bir attosaniyenin, saniyenin kentilyonda biri kadar olduğu düşünüldüğünde, bu sürenin ne kadar kısa olduğu daha iyi anlaşılabilir. Elde edilen sonuç, daha önce ulaşılamaz olarak kabul edilen petahertz işlem hızlarına sahip bir transistör oldu.
TİCARİ KULLANIMA UYGUN
Araştırmanın en dikkat çekici yönlerinden biri de, söz konusu transistörün çalışmasının sadece son derece kontrollü laboratuvar ortamlarında değil, gündelik ortam koşullarında da gerçekleşmiş olmasıdır. Bu durum, teknolojinin sadece akademik değil, aynı zamanda ticari uygulamalara da açık hale gelmesini sağlıyor. Gelecekte bu transistörlerin yeni nesil elektronik cihazlarda kullanılması mümkün hale gelebilir.
Mohammed Hassan ve ekibi, şu anda Tech Launch Arizona ile iş birliği yaparak geliştirdikleri teknolojinin patent sürecini yürütüyor. Ekip ayrıca, transistörün standart, piyasada yaygın şekilde bulunan lazerlerle çalışabilecek bir versiyonunu geliştirmeyi hedefliyor. Bu sayede teknoloji, endüstri ortakları için daha erişilebilir ve uygulanabilir hale gelebilecek.
YENİ BİR DÖNEM
Araştırma, bilgi işlemde ışığın potansiyelini kullanarak hız sınırlarını zorlayan yeni bir dönemin kapılarını aralıyor. Petahertz transistörlerin yaygın kullanımı, işlemcilerdeki performansın sınırlarını aşarak pek çok sektörde köklü dönüşümlerin önünü açabilir. Arizona Üniversitesi’nin öncülük ettiği bu çalışma, teknoloji dünyasında heyecanla takip edilen gelişmelerden biri olmaya aday.
