Harvard ve Massachussets Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) bilim adamları ışığın geleneksel davranışını değiştirerek, koaksiyel fotonları birbiriyle bağlayarak molekülleri oluşturmayı başardı. Maddenin bu hali şimdiye kadar ancak teorik olarak varsayılıyordu. Nature dergisinde 25 Eylül’ de yayınlanan araştırma fizik dünyasında heyecan yarattı.
Harvard-MIT Ultra Soğuk Atom Merkezi’den Harvard Fizik profesörü Mikhail Lukinve MIT Fizik profesörü Vladan Vuletic, molekülleri manipüle ederek maddenin şimdiye kadar görülmemiş bir halini gözlemlediklerini belirttiler. Fotonlar uzun süredir birbiriyle etkileşime girmeyen parçacıklar olarak bilinse de ,bu gelişmeyle özel bir tip kanal yaratılarak, fotonların birbiriyle etkileşime girerek bağlanması ve molekülleri oluşturması sağlandı. Bu fotonik bağ teorik olarak tartışılsa da, şimdiye kadar gözlenmemişti.
Aslında filmlerdeki ışın kılıçlarına benzer şekilde fotonlar da birbirini iterek etkilemesine benzitilebilir. Normalde iki farklı lazer kaynağı birbirini kestiğinde hiç bir şey olmamış gibi ışınlar yollarına devam ederler.
Fotonları etkileşime sokmak için oldukça ekstrem koşullar gerekiyor. Araştırmacılar mutlak sıfırın altında rubidyum atomlarını vakum odasına yerleştirerek, çok zayıf lazer atımlarıyla fotonları atom bulutunun içine ateşledi. Fotonlar soğuk atom bölgesine girince yol boyunca atomları uyararak, fotonların yavaşlamasına neden oluyor. Foton buluta girince enerji atomdan atoma aktarılır ve sonunda foton buluttan çıkıyor.
“Foton kanaldan (medium ) çıkınca varlığı korunur. Aslında bu ışığın bir bardak suya girmesine benziyor. Işık suya girdiğinde bir kısım enerjisini suya verir ve çıktığında madde ve ışık çiftlenmiş olsa da çıktığında halen ışıktır. İşte bu proses bu olayın daha ekstrem koşullarda gerçekleşeni olduğundan , ışık makul biçimde yavaşlatılarak refraksiyonda daha fazla enerji vermesi sağlandı. “ diyor Lukin.
Lukin ve meslektaşları buluta iki atom ateşlediğinde , fotonların birleşerek tek bir molekül gibi çıktığını görünce oldukça şaşırdı.
Peki bu moleküller hangi nedenden dolayı birleşti?
Bu etkiye Rydberd engeli deniyor, atom uyarıldıktan sonra yakındaki atomlar aynı derecede uyarılamıyor. Pratikte, iki foton atomik buluta girdiğinde, ikinci atom yakındaki atomlarla etkileşime girmeden önce ileriye gitmelidir.
Sonuçta iki foton birbirlerini iterek ve çekerek, bir atomdan öbürüne enerjiyi aktararak hareketlerini sağladıkları anlaşıldı. Fotonlar tek bir foton gibi davranarak aynı bir molekül gibi kanaldan çıkıyorlar. İşte fotonların bu sıra dışı davranışı yeni pratik uygulamalara neden olabilir.
Fotonların bu şekilde kuantum bilgi taşıması da mümkün. Eğer bu bilgileri işleyecek kuantum mantık kurulabilirse, bu şekilde çalışan kuantum bilgisayarlar da üretilebilir. Kuantum mantığı işlemek içinse kuantum sistemler tekli kuantaları işleyerek işlem prosesine atlayabilir. IBM gibi pek çok bilgisayar üreticisi ışık sinyallerini elektrik sinyallerine çevirebilecek optik routerler üzerinde çalışıyor. Belki de bir gün sadece kristallerden oluşan tümüyle ışık prensibiyle çalışan bilgisayarlar üretilebilir.
Kaynak : http://www.sciencedaily.com/releases/2013/09/130925132323.htm
- Ofer Firstenberg, Thibault Peyronel, Qi-Yu Liang, Alexey V. Gorshkov, Mikhail D. Lukin, Vladan Vuletić. Attractive photons in a quantum nonlinear medium. Nature, 2013; DOI: 10.1038/nature12512
