İsveç’teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar süperiletkenden yapılmış yapay bir atom ile “iletişim kurmak” için sesin kullanılabileceğini ilk defa gösterdiler. Araştırmacılar daha önce ışık ile yapılan çalışmalarda ışığın rolünü sesin alması ile kuantum fiziğinin devreye girdiği olayları böylece açığa çıkardılar. Bu araştırmanın bulguları Science ve Physical Review A hakemli dergilerinde yayınlandı.
Atomlar ve ışık arasındaki etkileşme çok iyi bilinmektedir ve kuantum optik alanında yaygın olarak incelenmiştir. Ancak ses dalgaları ile aynı türden bir etkileşimi başarmak daha zorlu bir girişimdir. Chalmers Üniversitesi’nden araştırmacılar yapay bir atomla çiftlenmiş akustik ses dalgaları elde etmeyi başardılar. Bu çalışma deneysel ve teorik çalışan fizikçiler arasındaki işbirliği sayesinde gerçekleştirildi.
Sağ tarafta, yapay bir atom bir katı üzerinde dalgalanmalar oluşturan ses dalgalarını üretiyor. Yüzey akustik dalgası olarak bilinen ses sol tarafta aralıklı metal parmaklıklardan oluşan bir mikrofona ilerler. Teoriye göre, ses kuantum parçacıkların akışından oluşur ve mümkün olan en zayıf fiziksel fısıltıdır.Image: Philip Krantz
Deneysel araştırma grubunun başındaki Per Delsing, atomları dinleyerek ve onlarla konuşarak kuantum dünyası içinde yeni bir kapı açtıklarını açıkladı. Uzun süreli amaçlarının ise kuantum fiziği yasalarını kullanarak son derece hızlı bilgisayarların geliştirilmesi olduğunu söyledi ve hatta bunun için kuantum yasalarına uyan elektrik devreleri yapmak istiyorlar.
Yapay bir atom böyle bir kuantum elektrik devresinin bir örneğidir. Normal bir atom gibi, bir parçacık formunda yayılan enerji ile yüklenebilir. Bu parçacık genelde ışık parçacığı fotondur. Ancak araştırmacıların bu yeni yaptıkları deneyde fotonun yerine ses formundaki enerjinin hem yayılması hem de soğurulması tasarlandı.
Ses ışıktan çok daha yavaş olduğu için, akustik atom kuantum olgu üzerinde kontrolü sağlamada tamamen yeni olanaklar açar.
Deneysel araştırma grubundan Martin Gustafsson ses ve ışık hızı arasındaki farkın yaptıkları çalışmalarına olan etkisi ile ilgili şunları söyledi “Sesin yavaş hızından dolayı, biz ses dalgaları hareket ederken kuantum parçacıklarını kontrol edecek zamana sahip oluruz. Bunu sesten 100 bin kez daha hızlı hareket eden ışık ile başarmak daha zordur.”
Sağ yukarıdaki gri-mavi üzerindeki yapay atom bir mikroçipten geçen sesi soğurabilir ve yayabilir. Credit: Martin Gustafsson and Maria Ekström
Sesin düşük hızı ışığa kıyasla kısa bir dalgaboyuna sahip olduğuna işarettir. Işık dalgaları ile etkileşen bir atom, ışığın dalgaboyundan her zaman daha küçüktür. Ancak, sesin dalgaboyuna kıyasla, atom daha büyük olabilir. Bu da atomun özelliklerinin daha iyi kontrol edilebileceği anlamına geliyor. Örneğin, sadece belirli akustik frekanslarla çiftlenen veya ses ile etkileşimi son derece güçlü olan bir atom tasarlanabilir.
Deneyde kullanılan frekans 4.8 gigahertzdir. Bu değer de modern kablosuz ağlarda yaygın kullanılan mikrodalga frekanslarına yakındır. Böyle yüksek frekanslarda, sesin dalgaboyu bir mikroçipin yüzeyi boyunca idare edilmesini sağlayacak kadar kısadır. Aynı çip üzerinde, araştırmacılar süperiletken bir malzemeden yapılmış ve 0.01 milimetre uzunluğunda olan yapay bir atom yerleştirdi.
Teorik araştırma grubunun makalesine de Physical Review A dergisinden ulaşabilirsiniz.
Gökhan Atmaca, MSc.
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Kaynak:
http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=37324.php
