Kristallerdeki titreşimler, kuantum mekaniği yasalarına itaat edebilir ve kuantum bilgisayarlarında bilgiyi depolamak için kullanılabilir.

Viyana Üniversitesi’nden Sungkun Hong ve çalışma arkadaşları tarafından gerçekleştirilen ve Eylül 2017`de Science dergisinde yayımlanan çalışma, fonon fikri etrafıda şekilleniyor. Foton (ışık parçacığı) fikriyle karıştırmayalım. Bir fonon, birlikte titreşen parçacıkların ortak hareketidir.

Makroskopik ölçekte bir benzetme yapmak gerekirse, okyanustaki tek bir dalgayı hayal edin. Dalga geçtikten sonra, su molekülleri başladıkları yere geri döner fakat dalganın kendisi harekete devam eder. Mikroskopik, kuantum seviyesinde bir fonon daha çok bir parçacık gibi davranır, öyle ki sıklıkla “sanki-parçacık" olarak anılır. Fizikçiler, fononların kuantum ve klasik dünyalar arasında kullanışlı bir köprü görevi görebileceğini düşünüyorlar ve ışık ile titreşimler arası etkileşmeler oldukça etkin bir çalışma sahası durumunda.

Hong’un ekibi, bir foton tarafından çarpıldığında özel bir şekilde titreşecek şekilde tasarlanmış optomekanik kristal kullanarak fononları analiz ettiler. Araştırmacılar cihaza foton ateşlediler ve cihaz içerisinde fononlar oluşturdular. Ardından farklı frekansta fotonlar ateşlediler ve fotonlar, bu fononlarla etkileştikten sonra geri yansıdı.

Ekip, daha sonra yansıyan fotonları, fononların kuantum durumları hakkında bilgi almalarına olanak sağlayan Hanbury Brown ve Twiss interferometresi denilen bir yöntemle analiz ettiler. Bu tekniği kullanarak, kristal içerisindeki tek bir fononun klasik mekanik yasaları yerine, kuantum fiziği yasalarına itaat ettiğini kanıtlamış oldular.

Bu kuantum özelliğinden ve ışık ile manipüle edilebilmek özelliklerinden dolayı, kristallerdeki fononlar, araştırmacılara göre “kuantum bilginin saklanması için ideal bir aday” özelliği gösteriyorlar.

---

Kaynak: Photons and phonons combine for quantum solution

< https://cosmosmagazine.com/technology/photons-and-phonons-combine-for-quantum-solution >

Referans: Hanbury Brown and Twiss interferometry of single phonons from an optomechanical resonator

< http://science.sciencemag.org/content/early/2017/09/20/science.aan7939 > DOI: 10.1126/science.aan7939

---