Bir saatten fazla ışık depolayan Çinli bilim insanları dünyayı şaşırttı

Fotonlar, evrenin en hızlı hareket eden temel parçacıklarıdır ve bu özellik onları depolamayı inanılmaz derecede zorlaştırır. Elektronların aksine, yarı iletken malzemelerde kolayca tutulabilen fotonlar, ışık hızında seyahat ettikleri için orijinal hallerinde yakalanması ve saklanması neredeyse imkansız hale gelir. Mevcut teknolojiler, ışığı yalnızca çok kısa zaman dilimlerinde koruyabilmektedir ve bu sınırlama, kuantum iletişim ağları ile kuantum bilgisayarların gelişiminde ciddi bir engel oluşturmaktadır. Işığın depolanması sorunu, kuantum bilişim alanında uzun yıllardan beri çözülmesi gereken en kritik zorluk olarak kabul edilmektedir. Araştırmacılar, bu engeli aşabilmek için yenilikçi yaklaşımlar geliştirmeye ihtiyaç duymuşlardır.

Ses dönüşümü: fotonları yavaşlatmanın akıllı yolu

Pekin Kuantum Bilgi Bilimleri Akademisi'ndeki bilim insanları, bu sorunun üstesinden gelmek için oldukça yaratıcı bir çözüm bulmuşlardır: ışık sinyallerini ses sinyallerine dönüştürmek. Ses dalgaları, ışık hızından milyonlarca kat daha yavaş hareket ettiği için, belirli malzemelerde çok daha kolay bir şekilde manipüle edilebilir ve depolanabilir. Bir fotonun ses titreşimine dönüştürülmesi, ışığın tutulması için gerekli olan hızı önemli ölçüde azaltmaktadır. Bu dönüşüm süreci, araştırmacıların ışık bilgisini daha uzun süre koruyabilmesini mümkün kılmıştır. Ekip, bu amaç için tek kristal silisyum karbür filmini kullanmıştır; bu malzeme, yüksek frekans kararlılığı ve düşük iç kayıpları sayesinde fotonların depolama süresini olağanüstü biçimde uzatabilmektedir. Silisyum karbür filminin benzersiz özellikleri, ışık bilgisini kapsüllemeye ve korumaya imkan tanıyarak, daha önceki tüm girişimleri geride bırakmıştır.

Rekor kırılan depolama süresi ve anlamı

Araştırmacılar tarafından gerçekleştirilen başarı, sayılarla konuşmaktadır: 4.035 saniye, yani tam olarak bir saatten fazla ışık depolama. Bu süre, daha önceki tüm deneylerin çok ötesindedir ve kuantum teknolojisi tarihinde bir dönüm noktasını işaret etmektedir. Geçmiş çalışmalarda fotonlar yalnızca birkaç saniyenin kesirli bölümleri kadar tutulabiliyorken, bu yeni yöntem bu süreyü binlerce kat artırmıştır. Tek kristal silisyum karbür filmi, özellikle son derece düşük sıcaklıklarda dahi yüksek frekans kararlılığını koruyarak, olağanüstü performans göstermiştir. Nature Communications dergisinde yayınlanan bu keşif, bilim dünyasında büyük bir etki yaratmıştır. Işığın bu kadar uzun süre depolanabilmesi, kuantum teknolojisinin pratik uygulamalarına doğru atılan en önemli adımlardan biridir.