Fizikçiler ışığı 74 femtosaniyede kontrol etmeyi başardı

Uluslararası bir fizikçi grubu, ışık ışınlarını hiçbir mekanik parça, ayna veya mercek kullanmadan yalnızca 74 femtosaniye içinde yönlendirmeyi ve şekillendirmeyi sağlayan yenilikçi bir metayüzey geliştirdi. Nature Nanotechnology dergisinde yayımlanan deney sonuçlarının, optik sistemlerin ve geleceğin hesaplama teknolojilerinin gelişiminde önemli bir adım olması bekleniyor. Bu gelişmeyi Ixbt.com bildiriyor .

Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley ve Tel Aviv Üniversitesi araştırmacıları tarafından geliştirilen yeni cihaz, ışığı ±13 dereceye kadar saptırabiliyor. Kontrol, malzemenin optik özelliklerini değiştiren ikinci bir ışık darbesiyle gerçekleştiriliyor. Geçiş hızı yalnızca kontrol darbesinin süresiyle sınırlı.

Nature Nanotechnology’nin bildirdiğine göre bu başarının anahtarı, optik Kerr etkisine dayanıyor. Bu etkinin sonucunda malzemenin kırılma indisi, güçlü ışık altında değişiyor. Kerr etkisi genellikle çok zayıf olsa da, elektron polarizasyonu neredeyse anında tepki verdiği için subfemtosaniye düzeyinde yanıt hızına sahip.

Metayüzeyler ve optik rezonatörler

Kerr yanıtını pratik bir düzeye yükseltmek için bilim insanları, yüksek kalite faktörüne sahip rezonatörlü bir metayüzey tasarladı. Bunun birim hücreleri, dalga boyundan daha küçük silikon yapılardan oluşuyor ve ışık ile madde arasındaki etkileşimi birçok kez artırıyor.

Araştırmanın başyazarlarından Claudio Hail’e göre temel fikir, optik yanıtı üretim sırasında kesin olarak belirlenmeyen bir metayüzey oluşturmaktı. Aydınlatma desenini değiştirerek cihazın ışığı nasıl yönlendirdiğini ve şekillendirdiğini son derece kısa zaman aralıklarında kontrol etmek mümkün oluyor.

İletişim sistemleri ve optik hesaplama için beklentiler

Bu teknoloji, iletişim sistemleri için büyük önem taşıyor. Çünkü ışığı bu hızda kontrol etmek, optik sinyallerin elektrik akımına benzer ara dönüşümler olmadan doğrudan işlenmesini sağlıyor. Günümüzde veri ağlarında ışık elektrik akımına dönüştürülüyor; bu da zaman ve enerji tüketimini artırıyor.

Metayüzey kullanarak ışık ışınlarını onlarca femtosaniye içinde yönlendirmek, optik mantık ve anahtarlamayı elektronik teknolojilere gerçek bir alternatif hâline getirebilecek bir alan olarak değerlendiriliyor. Yazarlar, çalışmanın hâlâ temel araştırma aşamasında olduğunu ve pratik cihazlara ulaşmanın zaman alacağını vurguluyor. Ancak bu keşif, tamamen optik hesaplama ve kuantum arayüzleri mimarilerinin geliştirilmesinin önünü açıyor.