Son yıllarda ışığı bilimsel ve endüstriyel uygulamalarda kullanma konusunda hızla ilerleyen araştırmacılar, yüz milyarlarca dolarlık küresel bir pazar yaratan teknolojilere bir yenisini daha ekledi. Joint Quantum Institute (JQI) araştırmacıları, tek bir ışık rengini güvenilir bir şekilde üçlü bir renk tonuna dönüştüren ve bunu herhangi bir aktif optimizasyon gerektirmeden yapan yeni çipler tasarladı.
Özellikle kuantum bilgisayarların inşası ve hassas zaman ölçümleri için kritik öneme sahip olan bu teknoloji, kompakt bir ışık kaynağının çiplere entegre edilmesini sağlıyor. Ekip, çığır açan bu sonuçlarını 6 Kasım 2025'te Science dergisinde duyurdu.
KÜRESEL PAZAR HEDEFİ
Yeni geliştirilen çipler, ışığın kuantum parçacıkları olan tek tek fotonları kontrol edebilen fotonik cihazlar sınıfında yer alıyor. Bu cihazlar, elektronları yöneten elektronikler gibi foton akımlarını yönlendirip işleyebiliyor. JQI Üyesi Prof. Dr. Mohammad Hafezi, entegre fotoniğin çip üstü ışık kaynağı olarak kullanılmasının önündeki en büyük engellerden birinin çok yönlülük ve tekrarlanabilirliğin eksikliği olduğunu belirterek, ekiplerinin bu sınırlamaları aşmak adına tarihi bir adım attığını vurguladı.
Yeni nesil fotonik cihazlar, sıradan prizmaların ötesine geçerek gelen ışıkta bulunmayan tamamen yeni renkler üretebiliyor. Bu özellik, normalde ek lazerlerin kaplayacağı alan ve enerjiden tasarruf sağlarken, mevcut olmayan frekanslarda ışık üretimine de olanak tanıyor.
PASİF ÇALIŞMA SİSTEMİ
Araştırmanın baş yazarı Mahmoud Jalali Mehrabad, geçmişte aynı anda birden fazla harmonik üretimi istendiğinde sürecin zorlaştığını ve genellikle bir frekansın diğerine feda edildiğini ifade etti. Ancak yeni tasarım, bu zorlukları "pasif" bir yöntemle aşıyor.
Geleneksel yöntemlerde, çiplerin hassas frekans-faz uyumunu sağlamak için mikro ısıtıcılarla aktif kontrol yapılması gerekiyordu. JQI ekibi ise yüzlerce mikroskobik halkadan oluşan bir rezonatör dizisi kullanarak bu zorunluluğu ortadan kaldırdı. Araştırmacılar, geliştirdikleri dizinin, karmaşık tasarım turlarına veya aktif müdahaleye gerek kalmadan ışığı dönüştürebildiğini keşfetti.
TÜM TESTLER BAŞARILI
Araştırma ekibinden Lida Xu, fotonik çiplerden güvenilir etki almanın zorluğunu "güneş tutulmasını gözlemlemek için gereken mükemmel hizalanmaya" benzetti. Ancak yeni yöntemle bu tesadüfi zorluk aşıldı.
Ekip, telekomünikasyon standardı olan 190 THz frekansında lazer ışığı göndererek aynı plaka üzerinde üretilen altı farklı çipi test etti. Sonuçlar şaşırtıcı derecede başarılıydı; her bir çip, herhangi bir ince ayar yapılmadan kırmızı, yeşil ve mavi ışığa denk gelen ikinci, üçüncü ve dördüncü harmonikleri üretti. Geleneksel tek halkalı cihazların aksine, bu yeni çipler geniş bir frekans aralığında istikrarlı bir performans sergiledi.
ISITICIYA İHTİYAÇ YOK
Yazarlar, geliştirdikleri bu çerçevenin metroloji, frekans dönüşümü ve optik hesaplama gibi alanlarda geniş kapsamlı etkileri olacağını öngörüyor. Mehrabad, uzun süredir devam eden hizalama sorununu çözdüklerini belirterek, "Isıtıcılara ihtiyacımız yok; sisteme entegre edilmiş ısıtıcılarımız da yok. Çipler sadece çalışıyor ve bu, sektördeki kronikleşmiş bir sorunu ortadan kaldırıyor" değerlendirmesinde bulundu.
