ABD’deki Joint Kuantum Enstitüsü ve Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü – NIST’ten teorik fizikçilerden oluşan bir araştırma grubu ilginç bir çalışmanın altına imza attı. Nanowerk’teki habere göre, bu çalışma ile birlikte fotonların dışına nesneler inşa etme yönünde bir adım atıldı. Işığın kütlesiz parçacıkları fotonların kendilerine has bir kuvvetle bir moleküle katılabileceği yönünde bulgular elde eden araştırmacılar iki fotonun kısa bir mesafe içinde birbirine kilitlenebileceğini gösterdiler. Yani belirli koşullar altında, bu fotonlar bir iki atomlu moleküle benzer bir durum oluşturabilir. Yazımızın yukarısında gördüğünüz görsel tam da bu durumu tasvir etmekte. Sağ ve soldaki dalgalar fotonları temsil etmekle birlikte, birbirlerine çok yakın olduklarında iki atomlu bir moleküle benzer bir yapı görsel olarak ifade edilmiş.
Daha önce bu konu hakkında aslında belirli çalışmalar vardı. Harvard, Caltech ve MIT üniversitelerinden araştırmacılar iki fotonu birbirine bağlamanın bir yolunu bulmuşlardı. Bu araştırmacıların deneysel ispatı bilimsel bir atılım olarak kabul edilmişti. Çünkü hiçkimse birbirinden ayrı olan fotonları birleştirerek herhangi bir şey yapmamıştı. Burada fotonları birleştirme meselesini bilim-kurgudan yararlanarak daha iyi düşünebiliriz. Yıldız Savaşları (Star Wars) serisinden hatırlayacağımız ışın kılıçları tam da böyle bir şey, birleştirilmiş fotonlar!
Son olarak, teorik fizikçiler Physical Review Letters dergisinde “Coulomb bound states of strongly interacting photons” başlıklı makalelerinde bağlama sürecini birkaç parametre yoluyla teorik olarak gösterdi. Buna göre fotonlar birbirlerinden belirli bir mesafede yan yana hareket edebildiklerinde bu bağlama süreci gerçekleşiyor. Bu düzenleme bir hidrojen molekülündeki iki hidrojen atomunun birbirine bitişik olmasıyla benzerdir.
Teorik fizikçilerden Alexey Gorshkov “Bunun kendine başına bir molekül olmadığını ama benzer bir tür yapıya sahip olarak düşünebileceğimizi” söylüyor. Ayrıca bu çalışmadan, bizim ışığın karmaşık durumlarının nasıl daha fazla karmaşık nesneler inşa edebileceğini öğrendiğimizi ve bu çalışmanın sonlu bir uzaklıkta olan iki fotonun nasıl bağlanacağını gösteren ilk çalışma olduğunu söyledi.
İki fotonu bağladık diyelim, bunu nasıl kullanabileceğiz? Elbette ki bir ışın kılıcı yapamayacağız. Çünkü bir ışın kılıcı oluşturacak kadar bağlı fotonlar oluşturmak çok büyük bir laboratuvar imkanı gerektiriyor. Kaldı ki, bu gelişmeyi daha kullanışlı işler için kullanabiliriz. Gorshkov bunun için iletişim teknolojilerinden yüksek çözünürlüklü görüntülemeye kadar ışık temelli bir çok modern teknolojide “bağlı fotonların” kullanılabileceğini belirtiyor. Hatta fotonlar arasındaki etkileşim mühendisliğini yapabildiğimiz takdirde bu alanlardaki teknolojiler daha ileri kazanımlar elde edebiliriz. Endüstri için, bağlı ve dolanık fotonlar bilgi işlemcileri olarak fotonların kullanıldığı bilgisayarlara olanak verebilir. Hatta bu durum önemli ölçüde enerji tasarrufu da sağlayabilir. Çünkü yazışmalarımız ve diğer veri alış-verişlerimiz fiber optik kablolar boyunca ışık demetleri halinde hareket ediyor ancak bunların işlenmesi için elektronlara dönüştürülmesi gerekiyor. Bu süreçte önemli miktarda elektriğin kullanıldığı verimsiz bir süreçtir. Dolayısıyla, verilerin işlenmesinde dönüştürme yerine yine doğrudan fotonlar kullanılsaydı enerji kayıpları azaltılabilirdi. Tüm bu söylediklerimiz ise fotonların bilgi işlemcisi olarak kullanılmasına yönelik çalışmalar için büyük bir motivasyon kaynağı olmaktadır.
Gökhan Atmaca, Bilim Uzmanı (MSc.)
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Kaynak:
Nanowerk
Photo by E.Edwards/JQI
