Harvard Üniversitesi'ndeki bilim insanları, kuantum bilgi işlemeyi dönüştürebilecek devrim niteliğinde bir teknoloji geliştirdi. ‘Metasurface’ adı verilen bu ultra ince düzlemsel cihaz, geleneksel olarak çok sayıda optik bileşen gerektiren kuantum işlemleri tek başına gerçekleştirebiliyor.
TEK KATMANLI ÇÖZÜM
Geleneksel kuantum sistemlerinde, fotonların yönlendirilmesi ve dolanık hale getirilmesi için aynalar, mercekler ve ışın bölücüler gibi çok sayıda optik parça kullanılırken, bu yapıların hassas hizalanması oldukça zorlu ve maliyetli bir süreçti. Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ndan (SEAS) Profesör Federico Capasso liderliğindeki ekip, bu sorunu çözmek için ışığın fazı ve polarizasyonunu kontrol eden nanometrik yapılarla donatılmış tek bir metayüzey geliştirdi.
NANOMETRİK DÜZENLEME
Araştırmacılar, çok fotonlu kuantum durumlarını tanımlamak için grafik teorisini kullandı. Fotonlar arasındaki girişim yollarını modelleyen bu grafikler, doğrudan metayüzey üzerindeki desenlere dönüştürüldü. Bu yenilikçi yaklaşım sayesinde, karmaşık kuantum işlemleri fiziksel olarak tek bir cihaz üzerinden yürütülebiliyor.
STABİL, HESAPLI VE PRATİK
Cihazın monolitik yapısı, çevresel etkilerden kaynaklı sapmaları minimize ederek daha kararlı bir işlem sunuyor. Üretim ise yarı iletken endüstrisinde yaygın olan tekniklerle yapılabildiğinden, yüksek tekrarlanabilirlik ve uygun maliyet avantajı sunuyor. Ayrıca, ışık kaybını azaltarak kuantum bilgi bütünlüğünü koruyor.
YENİ NESİL UYGULAMALAR YOLDA
Araştırma ekibinin açıklamasına göre, bu teknoloji yalnızca kuantum hesaplamada değil, aynı zamanda kuantum algılama ve temel bilimsel çalışmalar için ‘çip üzerinde laboratuvar’ sistemlerinde de çığır açabilir. İlk yazar Kerolos MA Yousef, “Artık tüm bir optik düzeneği tek ve dayanıklı bir metayüzeye dönüştürebiliyoruz” diyerek teknolojinin ölçeklenebilirliğine vurgu yaptı.
ÇİP ÜZERİNDE KUANTUM GELECEĞİ
Araştırma, aralarında MIT Lincoln Laboratuvarı'ndan Neal Sinclair’in de bulunduğu bir ekiple gerçekleştirildi. Sinclair, “Grafik yaklaşımı sayesinde metayüzey tasarımı ve kuantum durumu artık birbirinden ayrılmaz hale geldi” dedi. Teknolojinin önümüzdeki yıllarda yaygınlaşarak kuantum bilgisayarların taşınabilir, dayanıklı ve ekonomik hale gelmesine katkı sunması bekleniyor.
