Fotonik Kuantum İnternet Ağları Bir Adım Daha Yakın

Gelişmiş fotonik nanoyapılar, kuantum teknolojilerinde bir devrim gerçekleştirerek ışık tabanlı kuantum ağlarını mümkün kılacak yolda uygun özellikler sergiliyor. Niels Bohr Enstitüsü’nden araştırmacı..
Görsel Telif:

Gelişmiş fotonik nanoyapılar, kuantum teknolojilerinde bir devrim gerçekleştirerek ışık tabanlı kuantum ağlarını
mümkün kılacak yolda uygun özellikler sergiliyor. Niels Bohr Enstitüsü’nden araştırmacılar, kuantum ağları için karmaşık kuantum fotonik devrelerinin temellerini attı. Kuantum ağlarındaki bu hızlı gelişime, Nature dergisinde yayımlanan bir makalede dikkat çekiliyor.

Işığı (fotonları) temel alan kuantum teknolojileri kuantum fotoniği olarak adlandırılırken, elektronları temel alan teknolojiler ise elektronik olarak adlandırılıyor. Fotonlar (ışık parçacıkları) ve elektronlar, kuantum seviyesinde oldukça farklı davranışlar sergiliyor. Bir kuantum varlığı, mikroskobik dünyadaki en küçük birimdir. Örneğin, fotonlar ışığın temel bileşenleridir ve elektronlar da elektrik akımının temel bileşenleridir. Elektronlar, fermiyon türü parçacıklardır ve herhangi bir anda sadece tek bir elektronun geçtiği akımı oluşturacak şekilde izole edilebilirler. Elektronların aksine, fotonlar bozon tipi parçacıklardır ve bir arada bulunmayı tercih ederler. Fakat fotonik temelli kuantum iletişiminde bilgi tek bir fotonda kodlandığı için, fotonları herhangi bir anda sadece bir tane olacak şekilde yayınlamak ve göndermek gerekir.

Artan bilgi kapasitesi

Işık tabanlı bilgi-işlem büyük avantajlar taşır; elektronların aksine, fotonlar çevreyle oldukça zayıf etkileşime girer. Böylece fotonlar yolları boyunca çok az enerji kaybeder ve uzun mesafelere gönderilebilirler. Böylelikle fotonlar bilgiyi taşımak ve dağıtmak için çok uygundurlar ve ışığı kulanan bir kuantum ağı, mevcut bilgisayar teknolojisiyle mümkün olduğundan daha fazla veriyi kodlayabilir ve bilgi yol boyunca engelle karşılaşmaz.

Dünya çapında pek çok araştırma ekibi, hızlı gelişen bu alanda yoğun çalışmalar yürütüyor, aslına bakılırsa ilk ticari kuantum fotonik ürünlerinin üretimine başlandı. Bile.

Fotonların kontrolü

Kuantum ağlarını meydana getirmek için önkoşul, tekil fotonlardan oluşan bir akımın istek üzerine üretilebilmesidir ve Niels Bohr Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tam olarak bunu yapmayı başardılar.

Copenhagen Üniversitesi Niels Bohr Enstitüsü’ndeki Kuantum Fotoniği araştırma grubunun lideri ve profesör Peter Lodahl; “Bir foton tabancası gibi çalışan, bir fotonik çipi geliştirdik. Bu fotonik çipi, 10 mikron genişliğinde (1 mikron, 1 milimetrenin binde biridir) ve 160 nanometre kalınlığında (1 nanometre, 1 mikronun binde biridir) aşırı derecede küçük bir kristalden oluşmaktadır. Çipin merkezinde, kuantum noktası olarak bilinen bir ışık kaynağı gömülüdür.

Kuantum noktasını lazer ışığıyla aydınlatmak bir elektronu uyarır, böylece elektron bir yörüngeden diğerine sıçrar ve böylece herhangi bir anda tek bir foton yayınlar. Fotonlar genellikle her doğrultuda yayınlanır, fakat fotonik çip bütün fotonların bir fotonik frekans yönlendiricisine gönderileceği şekilde tasarlanmıştır” diye açıklıyor.

Uzun ve zahmetli bir süreç sonunda, araştırma ekibi fotonik çipi muazzam verimliliğe ulaşana kadar geliştirdi ve test etti. Peter Lodahl’ın açıkladığına göre; foton yayımını daha önce mümkün olduğunu düşünmedikleri bir biçimde elde etmeleri oldukça şaşırtıcıydı. Normalde fotonlar, fotonik frekans yönlendiricisinin her iki yönü doğrultusunda iletilir. Fakat kendi yaptıkları fotonik çipte, bu simetri kırılabiliyor ve kuantum noktasını sağa veya sola doğru fotonlar yayımlayacak şekilde değiştirebiliyorlar, bu dam yönelimli fotonlar yayınlandığı anlamına geliyor. Böylelikle, fotonlar üzerinde tam denetim sağlayabiliyorlar. Araştırmacılar, bu yeni keşfe dayanan eksiksiz kuantum ağ sistemlerini nasıl inşa edebileceklerini araştırmaya başladılar.

“Fotonlar, optik fiberler kullanılarak çok uzak mesafelere gönderilebilir. Çünkü fotonlar optik fiberler boyunca çok az enerji kaybederler. Bu sayede birbirlerine bağlanarak kuantum ağını – kuantum internet ağı – oluşturan küçük kuantum sistemlerini fotonların birbirlerine bağladığı bir ağı inşa edebilirsiniz” diye açıklıyor Lodahl.

Lodahl son olarak; ilk temel işlevler gerçekleştirilmiş olmasına rağmen, şimdi üstünde durmaları gerekenin bunu büyük bir çapta, karmaşık kuantum ağları şeklinde genişletmek olduğunu ekliyor.


Kaynak: First step towards photonic quantum network < https://www.sciencedaily.com/releases/2017/01/170125145916.htm >

Referans: Chiral quantum optics < http://www.nature.com/nature/journal/v541/n7638/full/nature21037.html > DOI: 10.1038/nature21037


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak istersen
Patreon üzerinden
aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsin.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv