Elektriğin akışını ışıkla yönlendirmek mümkün mü? Singapur’daki NTU Üniversitesi’nde çalışan bir araştırma ekibi, bu soruya evet yanıtını verdi. Kuantum malzemelerden elde edilen elektrik akımlarını tam anlamıyla kontrol etmeyi başaran bilim insanları, enerji verimliliği yüksek ve yenilikçi kuantum bilgisayarların yolunu açacak önemli bir keşfe imza attı. Nature dergisinde yayımlanan çalışma, teknoloji dünyasında dikkatle takip ediliyor.
Araştırmanın merkezinde, birkaç atom kalınlığında olan ultra ince katmanlar bulunuyor. Bu katmanlar, küçük açı farklarıyla üst üste konulduğunda “moiré Chern ferromagnet” adı verilen manyetik kuantum malzemeyi oluşturuyor. İlginç olan nokta ise, bu malzemenin merkezinin yalıtkan olması, ancak kenarlarında elektronların sürtünmesiz ve serbestçe hareket edebilmesi. Elektronlar, bu kenarlarda adeta pürüzsüz bir yarış pistinde araba gibi dolaşıyor.
Bilim insanlarının asıl zorluğu ise, elektronların bu serbest akışını istenilen yönde, tam olarak kontrol edebilmekti. Araştırmacılar, bu problemi çözmek için ışığın özel bir türünü kullandı: dairesel polarize ışık. Bir mantarı açarken kullanılan bir tornavida gibi dönen bu ışık şekli, malzemenin manyetik alanının yönünü değiştirebiliyor. Diğer bir deyişle, ışık ışını malzemenin manyetik kutbundaki yukarıdan aşağıya ya da tersi yönde dönüşü tetikleyerek, elektrik akışının yönünü saniyeler içinde tersine çevirebiliyor.
Prof. Gao Weibo, “Bu optik elektrik akımı kontrolü, kablo ihtiyacını ortadan kaldırdığı için oldukça cazip. Üstelik yöntem hem hızlı hem de çok hassas, büyük ve karmaşık ekipmanlara gerek kalmadan uygulanabiliyor.” diye açıklıyor. Araştırmanın ilk yazarı Dr. Cai Xiangbin, “Programlanabilir devrelerin enerji tüketimini ciddi ölçüde azaltacak bu buluş, düşük güç harcayan elektronik cihazlar ve yeni nesil kuantum teknolojiler için kapıyı açıyor.” diye ekliyor.
Bu gelişme, sadece elektrik akımının kontrollü şekilde yönlendirilmesiyle sınırlı kalmıyor. NTU’daki ekip, aynı malzemede ortaya çıkabilecek diğer kuantum özellikleri de araştırıyor. Bunların en dikkat çekeni ise süperiletkenlik; bu, elektriğin herhangi bir direnç olmadan iletilmesini sağlayan bir fenomen olarak, kuantum bilgi işlemde önemli bir rol oynayabilir. Dr. Pan Haiyang, “Moiré Chern ferromagnetlerindeki bu yeni kontrol yöntemi, kuantum hesaplama ve veri işleme alanında devrim yapacak birçok kapıyı aralayabilir.” yorumunda bulunuyor.
Bu yenilikçi teknikle, gelecekte enerji kaybı olmadan çalışan bilgisayarlar ve elektronik devreler çok daha yaygın olacak. Bilim insanları şimdi, bu yöntemin kuantum verileri işleme sürecindeki dayanıklılığını ve pratik kullanım potansiyelini test etmeye odaklanmış durumda. Eğer başarılı olursa, bu teknoloji hem bilgi işlem gücünü artıracak hem de enerji maliyetlerini ciddi şekilde azaltacak, böylece veri merkezleri ve kuantum bilgisayarlar daha verimli hale gelecek.
📎 Kaynak: phys.org
