Kuantum fotoniği alanında uzun süredir devam eden 'isteğe bağlı ve hatasız foton çifti üretimi' sorunu, Pekin Kuantum Bilgi Bilimleri Akademisi (BAQIS) tarafından geliştirilen yeni nesil bir teknolojiyle çözüldü. Mevcut sistemlerin rastlantısal ve gürültülü üretim modelini geride bırakan bu 'mikro foton fabrikası', kuantum sensörlerden tıbbi görüntülemeye kadar pek çok sektörde devrim yaratmaya aday.
DOLANIKLIK VE SENKRONİZASYONUN GÜCÜ
Foton çiftleri, kuantum dünyasında birbirleriyle 'dolanık' veya senkronize ortaklar gibi hareket ettikleri için paha biçilmez bir değer taşıyor. BAQIS Baş Bilim İnsanı Zhiliang Yuan, bu özelliğin önemini şu sözlerle vurguluyor: "Birbirine dolanmış iki fotonlu sistemler, zaman ve enerji açısından sonsuza dek senkronize kalır. Bu durum, hassas ölçümler ve ultra güvenli iletişim süreçlerinde eşsiz bir avantaj sağlar."
REKOR VERİMLİLİK
Geleneksel yöntemlerde lazer ışığının kristallerden geçirilmesiyle elde edilen foton çiftleri, rastlantısal doğaları gereği sistemde 'gürültüye' neden oluyordu. Çinli ekip ise bu engeli aşmak için insan saçından daha ince bir optik boşluğun içine yerleştirilmiş 'yarı iletken kuantum noktalarını' kullandı.
Sistemin temel yeniliği, elektronları 'karanlık eksiton' adı verilen ve hemen ışık yaymayan geçici bir bekleme odasına yönlendirmek oldu. Bu sayede uyarılmış bir elektron, yanına ikinci bir eş gelene kadar bekleyebiliyor ve ardından bieksiton-eksiton kademesi denilen süreçle, iki foton aynı anda ve yüksek saflıkta yayılabiliyor.
TİCARİLEŞME YOLUNDA YENİ HEDEF
Yapılan deneylerde, cihazdan yayılan ışığın yüzde 98,3'ünün kusursuz foton çiftlerinden oluştuğu gözlendi. Bu oran, katı hal cihazlarıyla şimdiye kadar elde edilen en yüksek saflık değerlerinden biri olarak kayıtlara geçti.
Ancak teknolojinin geniş çaplı ticari kullanımı için önünde aşılması gereken bir mühendislik engeli daha bulunuyor. Mevcut cihaz şu anda 10 Kelvin (-263 °C) gibi aşırı düşük sıcaklıklarda çalışabiliyor. Araştırmacılar, bir sonraki aşamada sistemi sıvı azot seviyelerine (77 Kelvin üstü) taşıyarak, teknolojiyi çok daha düşük maliyetli ve pratik bir şekilde sanayiye entegre etmeyi hedefliyor.
Bu başarının; özellikle bankacılık verilerinin korunması, casusluk faaliyetlerinin engellenmesi ve kanser teşhisinde kullanılan ileri görüntüleme cihazlarının hassasiyetinin artırılması gibi alanlarda milyar dolarlık bir pazar payı yaratması bekleniyor.
