Kuantum Devrimi Cihazlarınızı 1.000 Kat Daha Hızlı Hale Getirebilir

Kuantum malzemeler, kuantum mekaniğinin etkisinde garip davrandıkları ve özellikler sergiledikleri malzemelerdir. Standart yasaların geçerli olmadığı ayrı bir fizik alanına ışık tutarlar.

Burada, ABD'deki çeşitli kurumlardan araştırmacılar, 1T-TaS₂ adlı katmanlı bir kuantum malzemenin sıcaklığını manipüle ederek, malzemenin iki zıt elektronik faz arasında anında geçiş yapmasını sağladılar: yalıtım ve iletim. Elektrik akışını engelleme veya izin verme yeteneği, bilgisayar çiplerindeki transistörlerin çalışma şeklinin anahtarıdır.

Elbette fizik laboratuvarından tüketici elektroniğine kadar uzun bir yol var, ancak bu teknoloji, cihazlarımızdaki işlemcilerin saat hızlarını, yani esasen ne kadar hızlı çalıştıklarını dönüştürme potansiyeline sahiptir.

Northeastern Üniversitesi'nden fizikçi Gregory Fiete, “Bilgisayar kullanmış olan herkes, bir şeyin daha hızlı yüklenmesini istediği bir noktaya gelir” diyor.

“Işıktan daha hızlı bir şey yoktur ve biz ışığı, fizik kuralları izin verdiği en yüksek hızda malzeme özelliklerini kontrol etmek için kullanıyoruz.”

Her elektronik cihaz, hem iletken hem de yalıtkan malzemelere ihtiyaç duyar ve bu malzemeler birbirine bağlanmalıdır. Bu teknoloji geliştirilebilirse, iki durum arasında geçiş yapmak için ışıkla kontrol edilebilen daha küçük, daha hızlı, tek bir malzemeye sahip olacağız.

Araştırmacılar, bu süreci “termal söndürme” olarak adlandırıyor. 1T-TaS₂ malzemesi daha önce iletken ve yalıtkan arasında geçiş yapma konusunda umut verici sonuçlar göstermişti, ancak buradaki atılım, bunu kriyojenik sıcaklıklar yerine daha pratik sıcaklıklarda ve saniyeler yerine aylarca yapabilmesidir.

Bu gelişmelerin anahtarı, araştırmacılar tarafından kullanılan ısıtma ve soğutma yaklaşımı ve sıcaklık değişikliklerinin zamanlamasıydı: etkili olacak kadar hızlı, ancak gerekli kuantum durumlarının çökmesine neden olmayacak kadar hızlı.

Fiete, “En büyük zorluklardan biri, malzeme özelliklerini istediğiniz gibi nasıl kontrol edeceğinizdir” diyor. “Hedefimiz, malzeme özellikleri üzerinde en üst düzeyde kontrol sağlamaktır. Çok hızlı ve kesin bir sonuç elde etmek istiyoruz, çünkü bu tür şeyler daha sonra bir cihazda kullanılabilir.”

Silikon yarı iletken bileşenler elbette onlarca yıldır bize iyi hizmet etti, ancak artık bu çiplerin sunabileceği fiziksel sınırlara yaklaşıyoruz. Bu nedenle, üreticiler alternatif seçenekler arıyor.

Burada 1T-TaS₂ ile kullanılan teknikler şu anda cihazlarımıza yerleştirilmeye hazır olmasa da, önümüzdeki yıllarda ciddi performans artışları sağlayabilecek farklı bileşen türlerine ve elektroniklere farklı yaklaşımlara potansiyel yollar açıyor.

“Bilgi depolama veya çalışma hızında inanılmaz gelişmeler elde etmek için yeni bir paradigmaya ihtiyacımız olduğu bir noktadayız,” diyor Fiete.

“Kuantum bilişim bunu başarmanın bir yolu, diğeri ise malzemelerde yenilik yapmak. Bu çalışmanın asıl amacı da budur.”

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.