Geleceğin bilgisayarları, ışık hızında çalışacak bir teknoloji sayesinde çığır açacak. Politecnico di Milano ve uluslararası ortaklarının yürüttüğü yeni bir araştırmada, ultrakısa ışık darbeleri kullanılarak bilgi işleme hızında devrim yaratacak bir yöntem geliştirildi. Bu teknoloji, günümüz elektronik cihazlarını kat kat aşan hızlara ulaşmayı mümkün kılacak.
Günümüzdeki bilgisayarların temelinde elektrik yüklerinin transistörler aracılığıyla hareketi yer alıyor. Ancak bu sistemler, fiziksel sınırlamalar nedeniyle belirli bir maksimum hıza ulaşabiliyor. Yeni araştırmada ise elektrik yüklerinin yerine, ışığın dalgalar halinde salınımı kullanılarak maddenin kuantum durumu manipüle edildi. Bu sayede bilgi sadece iletilmekle kalmayıp, ışığın salınım frekanslarında işlenebiliyor.
Politecnico di Milano’dan Giulio Cerullo, “Işığın sadece bilgi iletmek için değil, aynı zamanda işlemek için de kullanılabileceğini gösterdik” diyor. Araştırma ekibi, ultra kısa lazer darbeleriyle, femtosaniye ölçeğinde yani milyarda bir saniyenin milyonuncu kadar kısa zaman dilimlerinde maddenin kuantum durumlarını kontrol etmeyi başardı. Bu işlem, 10 terahertzin (saniyede 10 trilyon döngü) üzerinde hızlarla, mevcut elektronik cihazların yaklaşık yüz katıdır ve çok daha önce mümkün olmayan hızları temsil ediyor.
Araştırmacılar bu başarıyı, yalnızca üç atom kalınlığında olan iki boyutlu yarıiletken tungsten disülfür (WS₂) malzemesinin kuantum özelliklerini kullanarak sağladı. Nanometrik filmdeki elektronlar, “vadiler” olarak bilinen iki farklı kuantum durumunda bulunabiliyor. Bu vadiler, klasik bilgisayarlardaki 0 ve 1 bilgisine benzer şekilde yeni bir bilgi birimi olarak kullanılabiliyor ve çok daha hızlı kontrol edilebiliyor.
Ekip, femtosaniye mertebesinde lazer darbeleriyle, bu quantum vadilerini seçici olarak açıp kapatabildi ve böylece elektronik devrelerdeki gibi mantıksal işlemler yapabildi. Üstelik bu deneyler oda sıcaklığında ve laboratuvarlarda yaygın olarak bulunan ışık darbeleriyle gerçekleştirildi. Ayrıca araştırma, quantum bilgilerin malzemede ne kadar süre boyunca kararlı kalabileceğini ölçme olanağı da sağladı ki bu, gelecekteki teknolojik uygulamalar için kritik bir gösterge.
IFN-CNR’den araştırmacı Franco Camargo da bu gelişmenin yeni bilimsel ve teknolojik zorlukları beraberinde getireceğini belirtti. Özellikle daha karmaşık ışık dizileri oluşturmak ve teknolojide kullanılabilecek bit sayısını artırmak için çalışmaların sürdürülmesi gerekiyor. Ancak bu engeller aşıldığında, ultra hızlı mantık devreleri gerçek teknolojiye dönüşerek bilgisayarların çalışma prensiplerini kökten değiştirecek.
Bu çalışmanın öncüleri arasında Politecnico di Milano Fizik Bölümü’nden akademisyenler ve İtalya Ulusal Araştırma Konseyi’nin Istituto di Fotonica e Nanotecnologie (IFN-CNR) kurumundan bilim insanları yer alıyor. Uluslararası bilim merkezleriyle işbirliği halinde yürütülen araştırma, doğal ışık dalgalarıyla kuantum bilginin ultrahızlı işlenebileceğini kanıtlayarak bilgi teknolojisinde yepyeni bir dönemin kapısını araladı.
Gelecekte daha yüksek hızlara ulaşarak bilgisayarların performansını devrimsel şekilde artırma potansiyeline sahip bu teknoloji, kuantum fiziği ve optik alanında atılan önemli bir adım olarak öne çıkıyor. Işık tabanlı kuantum bilgi işlem cihazlarının geliştirilmesiyle, hem bilim dünyasında hem de endüstride yeni ufuklar açılabilir.
📎 Kaynak: phys.org
