Fotonların bilgi taşıyıcıları olarak verimliliğini araştıran malzeme bilimcileri, bu ışık parçacıklarının etkinliğinin daha yüksek dalga boylarında nasıl değiştiğini açıklayan bir model geliştirdiler. Bulguları, çok beklenen bir teknolojik atılımın, bir kuantum iletişim ağının geliştirilmesini önemli ölçüde etkileyebilir.
Günümüzün fiber optikleri, telekomünikasyon için kullanılan dalga boylarında fotonları (bireysel ışık parçacıkları) minimum kayıpla iletebilmektedir. Bir kuantum sisteminde, fotonlar klasik bir bilgisayardaki bitler gibi işlev görür.
Işığın internetle ne alakası var?
Kuantum internet henüz mevcut değil, ancak kuantum bitleri veya kübitler olarak bilgi ileten bir kuantum bilgisayarları ağına benzemesi bekleniyor. Bu kübitler, klasik bilgisayar bitlerinin yaptığı gibi, yalnızca 0 veya 1 değerinden daha fazla bilgi içermelerine olanak tanıyan kuantum durumlarında olan parçacıklardır.
Gizmodo’nun daha önce bildirdiği gibi, kuantum internet, şu anki tarayıcınız üzerinden eriştiğiniz internetten çok farklı bir şekilde çalışmayacaktır. Ancak varsayılan teknoloji, bilgilerin bugün internetteki bilgilerden çok daha fazla güvenlikle şifrelenmesine izin vermeli ve bu hedefi başarmak için kuantum mekaniğinin kurallarını kullanacaktır.
Araştırmacılar ne buldu?
Yeni makalelerinde—yayınlanan geçen ay APL Fotonik—fizikçiler, tek foton yayıcı türünde elektron-foton bağlantısının rolünü özetleyen bir model sunarlar. Çalışmaları, bu foton yayıcıların verimliliğini artırmanın yollarını önerir.
UC Santa Barbara’da malzeme bilimci ve makalenin ortak yazarı olan Chris Van de Walle, bir üniversitede yaptığı açıklamada, “Atomlar sürekli olarak titreşir ve bu titreşimler bir ışık yayıcıdan enerji çekebilir” dedi. serbest bırakmak“Sonuç olarak, bir foton yaymak yerine, bir kusur atomların titreşmesine neden olabilir ve bu da ışık yayma verimliliğini azaltabilir.”
Ekip, henüz “Tam kıvamında” bir tek foton yayıcısının keşfedildiğine inanmadıklarını ancak bunun yaklaşık 1,5 elektronvoltluk bir iletim enerjisine sahip olduğuna inandıklarını belirtti.
Ekip, “Daha kısa dalga boylarında elde edilebilen çok daha yüksek verimlilikler ışığında, optik fiberlerde iletim için telekom dalga boylarına ihtiyaç duyuluyorsa, doğrudan üretimin yanı sıra kuantum frekans dönüşümünün de dikkate alınması gerektiğini öneriyoruz” diye yazdı.
UC Santa Barbara’da araştırmacı ve projenin baş araştırmacısı olan Mark Turiansky, aynı basın bülteninde “Ana malzemeyi dikkatli seçmek ve titreşimsel özelliklerin atom düzeyinde mühendisliğini yapmak, düşük verimliliğin üstesinden gelmek için iki umut verici yoldur” dedi.
Ekip, daha düşük verimlilikle başa çıkmanın bir diğer yönteminin, bir fotonik boşluk“uzayda yayılma yönünden bağımsız olarak elektromanyetik dalgaların yayılmasının yasak olduğu frekans bantlarını açmak” için kullanılabilen bir araçtır başka bir ekip bunu IEEE’ye koydu.
Kuantum internetinden çok uzağız ama bunun temelleri son on yılın bir projesiydi. 2020’nin başlarında Enerji Bakanlığı kendi “Ülke çapında bir Kuantum İnterneti Oluşturma” planı”, güvenli kuantum iletişimlerinin yanı sıra kuantum hesaplamanın ölçeğini yükseltebilir ve mevcut sensör ağlarına yardımcı olabilir.
Kuantum geleceğini beklerken nefesinizi tutmayın; maviye döneceksiniz; ancak bugün malzeme ve bilgisayar bilimindeki temel araştırmaların yepyeni bir iletişim türünün temellerini attığını bilin.