Kuantum fiziğinde dolanık fotonlar kuantum haberleşme, bilgisayar ve şifreleme gibi ileri teknoloji araştırmalarının temel taşını oluşturmaktadır. Uluslararası araştırmacılardan oluşan bir ekip bir dizi kuantum teknolojisini tek bir entegre çip üzerinde birleştirdiklerini duyurmuştur. Çalışma mevcut fiber ve yarıiletken uygulamaları ile uyumlu olup, yakın zamanda dizüstü bilgisayarlar ve akıllı telefonlarda kuantum devreleri kullanılabileceğine işaret etmektedir.

Bir takım kuantum elektronik bileşenler (bir çeşit mikro-halka rezonatör ile hiper dolanıklık ve çoklu-foton dolanık kuantum bitleri diğer bir deyişle kübit üretmek için gerekli kuantum frekans sağlayıcı ) kullanılarak test edilmiş ve yapılan çalışmalar ile araştırmacılar aşırı kompleks bu çip ile yeni bir rekora imza atarak, tek bir entegre çip üzerinde dolanık fotonlar üretebilmeyi başarmıştır.

Swinburne Teknoloji Üniversitesi Mikro-Fotonik Merkezi Direktörü Profesör David Moss: "Bu çalışma tek çip üzerinde dolanık fotonlar üreten eşi görülmemiş bir yapıdır. Biz aynı anda yüzlerce kanaldan foton çiftleri üretmenin yanı sıra, ilk defa bir çip üzerinde dörtlü dolanık foton üretmeyi de başardık."

Kübitlerin üretimi (klasik bilgisayar veri bitlerinin kuantum eşdeğeri) elektron dönüleri, atomik enerji düzeyleri ve kuantum foton durumları dahil olmak üzere bir kaç farklı yaklaşım ile sağlanabilir. Ve geleneksel bilgisayarların aksine, kuantum bilgisayarlar ikili (1 ve 0'lar) veri depolamayı kullanmazlar. Bunun yerine kuantum bilgisayarlar "süperpozisyon" olarak bilinen ilkeye dayanır. Bir kübit veri içeriği aynı anda hem 1 hem de 0 olabilir. Bir kübit ile klasik bit arasında birkaç benzerlik vardır ama genel olarak çok farklıdır. Bir bit gibi, bir kübit iki olası değer bir 0 veya 1 bit olabilir. Aradaki fark bir bit 0 ya da 1 olmalı, bir kübit 'olabilir'dir. 0, 1 ya da her ikisinin kuantum süperpozisyonu üst üste olmasıdır.

Bu süperpozisyon ilkesi ile dolanık kübitleri elde edebilmek için yeni entegre çipte bir lazer pompası, çok sayıda dolanık foton üretebilmek için mikro-halka rezonatör daha sonra bir spektrum filtre üzerinden beslenen optik entegre Kerr frekans tarağı kullanılmıştır. Bu frekans tarağı yüzlerce frekansta optik fiber tarafından iletilebilen dolanık çoklu-fotonik kübit verileri üretir.

Araştırmacılara göre, çip mevcut teknolojiyle birleşme noktasında kuantum bilgi işleme, görüntüleme ve mikroskopi gibi birçok kriteri karşılamaktadır. Küçük boyut, düşük maliyet, ölçeklenebilirlik, hali hazırda var olan elektronik bileşenler ile uyumluluk ve standart telekomünikasyon frekanslarını kullanabilme gibi imkânları da sağlamaktadır. INRS'den Profesör Morandotti: "Tek bir çip üzerinde elde edilen bu başarının, bilgisayar çip endüstrisiyle uyumlu süreçlerle üretilmesi ile daha önce hiç olmadığı kadar günlük kullanımda kuantum bilgisayarlarla tanışabilmenin kapılarını aralamaktadır."

Hong Kong'dan City Üniversitesi, UK'den Sussex Üniversitesi ve Heriot Wat Üniversitesi, Yale Üniversitesi, Çin'den Xi'an Enstitüsü ve Kanada Montreal INRS'den oluşan ekip ile bu çığır açan çalışma klasik ve kuantum fiziği içinde doğrusal olmayan optikler için bütünleyici metal oksit yarıiletken (CMOS) üzerinde uyumlu çip adı altında yapılan ortak bir araştırmanın on yıllık sonucudur.

Bu araştırmanın sonuçları geçtiğimiz günlerde Science dergisinde yayınlanmış olup aşağıda bulunan kısa video ile yeni entegre çip'in çeşitli fonksiyonlarından bir kaçı gösterilmiştir.

Kaynak: Gizmag