Kuantum bilgi işlemeye yönelik fotonik tabanlı cihazların gelişimi, ayırt edilemez tek foton kaynaklarının aynı çip üzerinde güvenilir biçimde entegre edilmesini gerektiriyor. Ancak mevcut katı hâl foton yayıcılar, spektral difüzyon nedeniyle bu hedefe ulaşmada yetersiz kalıyordu. Çin’deki Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Wuhan Kuantum Teknolojisi Enstitüsü ve Zhejiang Üniversitesi’nden araştırmacılar bu sınırlamayı aşan yeni bir moleküler fotonik çip geliştirdiklerini açıkladı.
YENİ ENTEGRASYON MİMARİSİ
Nature Nanotechnology’de yayımlanan çalışmada, ışık yayan tek moleküllerin silisyum nitrür tabanlı tek modlu dalga kılavuzlarıyla bir araya getirildiği hibrit bir mimari tanıtıldı. Araştırma ekibi, tek kristalli organik bir nano tabakaya gömülü iki ayrı molekülü kullanarak birbirinden ayırt edilemeyen iki tek foton kaynağı oluşturdu.
AYIRT EDİLEMEZ FOTON ÜRETİMİ
Araştırmacılar, bu iki molekülün Hong-Ou-Mandel (HOM) girişimi olarak bilinen kuantum optik etkisini sergilediğini gösterdi. Bu girişim, iki bağımsız kaynaktan yayılan fotonların ayırt edilemezliğinin bir göstergesi niteliğinde. Fotonlar çip üzerindeki ışın bölücüsünde buluştuğunda aynı çıkış portunda birleşerek ölçülebilir ikinci dereceden korelasyon oluşturdu.
ELEKTRİKSEL AYARLANABİLİRLİK
Çipin dikkat çekici unsurlarından biri de, moleküllerin elektrik alanlarıyla ayarlanabilir olması. Metal mikroelektrotlar aracılığıyla uygulanan alanlarla her molekülün geçiş frekansı hassas biçimde ayarlanabildi ve iki molekülün emisyonlarının özdeş hale getirilebildiği gösterildi.
KUANTUM DEVRELERİNE DOĞRU
Mimari; molekül gömülü organik nano tabakaların, fotonik devrelerin ve mikroelektrotların bir araya getirilmesiyle oluşturuldu. DBT floresan molekülleri, dalga kılavuzlarına kontrollü konum ve yönelimle yerleştirilerek fotonların devreye verimli aktarımı sağlandı.
GELECEKTEKİ UYGULAMALAR
Araştırma ekibi, bu çalışmanın ölçeklenebilir kuantum fotonik işlemciler için kritik bir temel oluşturduğunu belirtiyor. Hedef, daha fazla sayıda ayırt edilemez foton kaynağının aynı çip üzerinde düzenlenmesi ve mikro boşluklar ya da yavaş ışık dalga kılavuzları gibi yapılarla ışık-madde etkileşiminin artırılması.
ÖLÇEKLENEBİLİR KUANTUM İŞLEME İÇİN YENİ ADIM
Araştırmacılar, ilerleyen dönemde daha büyük diziler ve daha karmaşık kuantum girişim devreleri geliştirmeyi planlıyor. Bu çabaların, entegre kuantum mantık işlemleri ve geniş ölçekli kuantum bilgi işleme mimarilerine giden yolu açabileceği ifade edildi.
