Işık sinyallerine dönüştürülmesiyle ultra zayıf radyo dalgalarını algılayan bir elektronik aygıt Danimarka ve ABD’deki fizikçiler tarafından yapıldı. Bu aygıt maliyetli kriyojenik soğutma (-273 santigrata kadar soğutma) gerektirmiyor ve radyo astronomiden manyetik rezonans görüntülemeye kadar bir çok uygulamada pratik kullanım alanı bulabilir. Araştırmacılar ayrıca bu teknolojinin geleceğin “kuantum interneti”nin önemli bir yapı taşını sağlayabileceğini düşünüyorlar.
Son derece zayıf radyo dalgalarını algılamak çoğu modern teknolojinin kalbi konumundadır ki bu teknolojiler uydu navigasyonu, uzun mesefalerde iletişim, radyo teleskopları ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI) sistemlerini içermektedir. Bazı dedektörlerde, zayıf radyo sinyalleri optik fiberler aracılığıyla uzak mesafelere aktarılabilen optik sinyaller içine dönüştürülmektedir. Buna ilaveten optik sinyalleri elektronik sinyallere dönüştürmek için pahalı modülatörlerin kullanılması gerekiyor. Bu dönüştürücülerin pahalı olmasının sebebi de kriyojenik sıcaklıklara soğutulmalarının mecburi olmasıdır. Sadece maliyeti artırmaz aynı zamanda zahmetli hâle getirir.
Bu yeni elektronik aygıt Copenhagen Üniversitesi, Maryland Üniversitesi Joint Kuantum Enstitüsü ve Danimarka Teknik Üniversitesi’nde araştırmacıların katılımıyla oluşturuldu. Bu üniversitelerdeki araştırmacılardan oluşan araştırma grubu bu elektronik aygıtın ışık sinyallerine doğrudan dönüştürülmesiyle son derece zayıf radyo dalgalarını algılayabildiğini açıkladılar. Bu sinyaller sonra standart optik araçlar kullanılarak aktarılabilir ve analizi yapılabilir ve bu elektronik aygıt geleneksel modülatörlerden çok daha az enerji kullanıyor.
Bir dedektör olarak oda sıcaklığında yüksek performansı, daha düşük maliyeti ile ilgi çeken bu elektronik aygıt geleneksel aygıtlara göre avantajlar sunmaktadır. Radyo sinyallerinin optik sinyallerine dönüşmesi kablolarla iletilen elektriksel sinyallere göre daha düşük veri kaybını sağlamaktadır. Nasıl çalışmaktadır?
Bu elektronik aygıtın kalbinde bir kapasitöre bağlı bir anten bulunmaktadır. Rezonans frekansında radyo dalgaları ile kapasitör karşılaştığında kullanılan nanozar titreşir. Anten ile algılanan radyo dalgaları kapasitörde yük dalgalanmalarını indükler. Kapasitöre bir dış gerilim uygulanarak, nanozarın mekaniksel titreşimleri bu dalgalanmalara dönüştürülür. Daha sonra bir laser demeti uygulanır, bu optik faz kaymasına yol açar böylece de optik teknikler kullanılarak bu fay kayması ölçülür. Böylece bir radyo sinyali optik bir sinyala dönüştürülmüş olunur.
Böyle bir teknoloji yüksek çözünürlüklü nükler manyetik rezonans sistemleri ve radyo teleskoplarında potansiyel bir kullanım alanı bulabilir. Daha yüksek enerji verimliliği olan haberleşme aygıtlarına, navigasyon sistemlerine yol açabilir. Optik kuantum durumların mikrodalga radyasyon kuantum durumlarına dönüştürülmesiyle de gelecek kuantum internete yol açabilir. Burada optik fotonlar kuantum bilginin taşıyıcısı olarak kullanılarak uzak süperiletken kubitlerle bağlantı kurarak bir kuantum ağ kurulabilir.
Fizik, bilim ve teknoloji gelişmeye devam ediyor, Kuark Bilim Topluluğu bilim sayfalarında bizi takip etmeye devam edin…
Gökhan Atmaca, MSc. twitter.com/kuarkatmaca | facebook.com/anadoluca
Kaynak:
Katia Moskvitch, Tiny membrane converts radio waves to light, Physics World, Mart2014.
