Fizikçiler Işığın Yeni Bir Formunu Keşfetti

Buluş, geleceğin kuantum bilgisayarlarını inşa etmede kolaylık sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda da fotonların ve elektronların özelliklerinin ‘birleştirilerek’ bir ‘Frankenstein’ parçacığının da oluşturulmasının mümkün olduğunu gösteriyor.

Fotonların elektronlarla yakınlaşması olağan dışı bir durum değil. Normal materyallerde, fotonlar hem yüzeyde hem de moleküler yapıda elektronlarla etkileşiyor. Ama Londra Kraliyet Akademisi’nden Vincenzo Giannini ve çalışma arkadaşları, eğer fotonlar sadece bir elektronla bağlanabilirse ne olabileceğini anlamaya çalışıyorlar.

Yeni keşfedilen materyal sınıfı olan topolojik yalıtkanları kullanarak, yüzeye yansıtılan ışığın davranışını modellediklerinde, fotonlar bu materyaldeki tek bir elektronla etkileşmekle kalmıyor, aynı zamanda alınan sonuç, ikisinin de (fotonun ve elektronun) özelliklerini taşıyor. 2007’de keşfedilen topolojik yalıtkanlar, akımı kendi yapısı boyunca değil, yüzeyi boyunca ileten benzersiz bir materyal türü. Aşağıdaki videoda açıklaması bulunabilir.

Fizikçiler, topolojik yalıtkanlardan yapılan, 0.00001 milimetre çapında, tek bir nanoparçacık modellediler. Bu madde, ışığın nanoparçacık üzerine tutularak onun tek bir elektronuyla nasıl etkileştiğini simüle edebilmelerini sağladı. Bu modelin neye benzediğini, topolojik yalıtkan nanoparçacığın yüzeyinde hapsolan ışığı gösteren kapak görselinde görebilirsiniz.

Joseph Dussault’ın The Christian Science Monitor’deki açıklamasına göre: “Normal olarak ışık düz bir çizgide ilerler, ama tek bir elektrona bağlandığında, materyal yüzeyi boyunca elektronun yolunu takip eder. Az iletkenlikle karşılaştıklarında elektronlar genelde durduğunda, birleşmiş fotonlar, bağlı parçacıkları takip edip yollarına devam edebilirler.”

Fotonların hareketlerini kontrol edebilmek, Dünya’nın ilk uygulanabilir kuantum bilgisayarını inşa etme yarışında büyük bir etki yaratacak.

Kuantum işlemciler, kuantum bitlerinden yapılmıştır. Bu bitler ‘1’, ‘0’ ve ‘süperpozisyon’ diye bilinen ikisinin de aynı anda olma durumunda bulunabilirler. Superpoziyonla çalışmadaki problem ise, fizikçilerin mutlak sıfırın birkaç derece altında süper-soğutulmuş moleküllerle çalışmak zorunda olmaları. Bu sistemi kurmak ise oldukça zor ve pahalı. Ama Giannini’nin açıklamasına göre, foton-elektron birleşimi, araştırmacılara görünür ölçekte ve oda sıcaklığında süperpozisyon davranışını gözleme imkanı sunacak. Hal böyleyken, takımın şimdi de, bu teorik modellerini deneysel fizikçilerle laboratuvar ortamında kanıtlamaları gerekiyor.

Kaynak
http://www.sciencealert.com/physicists-have-discovered-a-whole-new-form-of-light

Görsel Kaynak: Vincenzo Giannini

Meraklısına Basit Bilgiler:

İlgili Makale:
http://www.nature.com/ncomms/2016/160805/ncomms12375/full/ncomms12375.html

Topolojik Yalıtkanlar:
http://www.nature.com/subjects/topological-insulators

What Is a Quantum Computer?
http://physics.about.com/od/quantumphysics/f/quantumcomp.htm

Researchers have built the first reprogrammable quantum computer
http://www.sciencealert.com/researchers-have-built-the-first-reprogrammable-quantum-computer?0_4931626613251865=

Electrons and photons: absorption and transmission of light
https://www.youtube.com/watch?v=N9nWdNadklE

Conductors, Insulators, and Electron Flow
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-1/conductors-insulators-electron-flow/