Bilim insanları kuantum bilgisayarlara hayat verecek yeni bir ışık formu oluşturdu

Karanlık bir odada iki feneri elimize alıp ışık huzmeleri, birbirini kesecek şekilde hareket ettirdiğimizde, Star Wars'taki ışın kılıçlarının aksine, ışık huzmelerinin birbirine çarpmadan sanki hiçbir şeyle karşılaşmamış gibi yollarına devam ettiğini görürüz. Bu durumun temel nedeni foton adı verilen ışık taneciklerinin normal maddelerin yaptığı gibi etkileşime girmiyor oluşudur. Bu nedenle Star Wars'taki ışın kılıçlarını sadece bilim kurgu filmlerinde görebiliriz, gerçek dünyada fotonların birbirine çarpıp tepki verdiği ışın kılıcı üretmek mümkün değil. MIT ve Harvard Üniversitesi'ndeki bilim insanlarının yeni çalışmasına göre ise ışın kılıçları konusunda çok fazla karamsar olmamalıyız zira araştırmacılar fotonların birbirleriyle etkileşime girebildiğini keşfetti.

Yeni bir ışık formu oluşturdular

Science dergisinde yayımlanan makaleye göre MIT'den Profesör Vladan Vuletic'in ve Harvard Üniversitesi'nden Profesör Mikhail Lukin'in öncülüğünde gerçekleştirilen çalışma ile üç foton grubunun etkileşime girdi ve bu etkileşim sonucunda fotonlar birbirine yapışarak tamamen yeni bir ışık formunu oluşturdu. Fotonların birbirleriyle etkileşime girmesi, ışın kılıçlarının bilim kurgu dünyasıyla sınırlı kalmamasını sağlayabilir ancak bunun da ötesinde, etkileşime giren fotonlar inanılmaz hızlı kuantum hesaplamaları yapmak için kullanılabilir.

[bkzdh=97506]

Fotonların etkileşime girip girmediğini araştırmak için yapılan çalışmada araştırmacılar ilk olarak kütlesi olmayan ve saniyede 300.000 kilometre (ışık hızı) yol alabilen fotonların birbirine bağlanması için lazerin soğuk atomlar üzerinde parladığı bir deney düzeneği hazırladı. Deney düzeneği içinse ilk olarak rubidyum atomları soğutularak ultra soğuk rubidyum bulutu oluşturuldu. Soğudukça yavaşlayan ve neredeyse durma noktasına gelen bu atom bulutuna zayıf lazer ışınları parlatıldı. Deneyin çarpıcı sonucu ise lazer ışınlarının atom bulutunda çıktığı anda gözlemlendi. Atom bulutuna tekli halde giren fotonlar buluttan, beklenenin aksine rastgele tekli yapıda çıkmamış diğer fotonlarla etkileşime girerek ikili veya üçlü foton yapısıyla buluttan ayrılmışlardı.

Kuantum hesaplamalarında kullanılabilir

Öte yandan normalde kütlesi olmayan fotonlar üçlü yapıya büründüklerinde küçük miktarda(elektron kütlesinin bir kısmı kadar) kütle kazanmış ve ışık hızından 100.000 kat daha yavaş hareket eder hale gelmişlerdi. Fotonların tek tek etkileşime girmesinin uzun yıllardır bilim dünyası için hayal olduğunu belirten Vladan Vuletic, deney sonucunda fotonların birbirini çekebileceklerini veya tıpkı iki ışın kılıcı gibi birbirlerine engel olabileceklerini tespit ettiklerini açıkladı. Fotonların bir şekilde birbirleriyle etkileşime girdiğini vurgulayan Vuletic'e göre son derece hızlı, inanılmaz derecede karmaşık kuantum hesaplamaları gerçekleştirmek için fotonlar kullanılabilir.

Tabi araştırmacıların gerçekleştirdiği deney ile fizik kurallarını adeta esneten bir sonuca ulaşılmış olsa da çalışmanın henüz sadece deneysel olduğunu hatırlatmakta fayda var. Yani bu çalışmada elde edilen bulguların pratikte kullanılması için uzun yıllar beklememiz gerekebilir. Kaldı ki araştırmacılar da deneyde elde ettiklerini gelecekte ne şekilde kullanacaklarını henüz kararlaştıramadıklarını açıklıyor. Bununla birlikte ekibin şimdiki hedefi fotonlar arasındaki diğer etkileşim yollarını keşfetmek.

Fotonların etkileşimi konusunda yapılan çalışmalar henüz emekleme aşamasında olsa da kuantum bilgisayarlara hayat vermenin ilk adımı MIT ve Harvard Üniversitesi iş birliğinde gerçekleştirilen bu çalışma olabilir.