Kuantum antenle terahertz devrimi: 6G ve güvenlikte yeni dönem

Polonyalı araştırmacılar, elektromanyetik spektrumun bugüne kadar ‘keşfedilmemiş bölgesi’ olarak kabul edilen terahertz aralığında hassas ölçüm yapabilen yeni bir yöntem geliştirdi. ‘Kuantum anteni’ olarak işlev gören bu teknoloji, oda sıcaklığında çalışabilme özelliğiyle birçok alanda ticarileşmenin önünü açıyor.

Bilim dünyası, elektronik ve optik teknolojilerinin kesişim noktasında yer alan ancak hassas ölçümü son derece zor olan terahertz (THz) radyasyonunu kontrol altına almada önemli bir eşiği aştı. Varşova Üniversitesi Fizik Fakültesi ve Yeni Teknolojiler Merkezi'ndeki ekip, radyo dalgalarını tespit etmek için ‘Rydberg atomlarını’ kullanarak, son derece zayıf sinyalleri yakalayan ve frekans tarağını doğru kalibre eden hibrit bir sistem tasarladı. Optica dergisinde yayımlanan bu çalışma, metroloji alanında yeni bir dönemin habercisi olarak nitelendiriliyor.ELEKTROMANYETİK CETVEL ARTIK DAHA HASSASTerahertz radyasyonu, mikrodalgalar ile kızılötesi ışık arasında yer alıyor ve X-ışınlarının zararlı etkileri olmadan paket taraması yapabilme, 6G iletişimi sağlama ve organik bileşikleri görüntüleme potansiyeli taşıyor. Ancak bu dalgaların hassas bir ‘cetvel’ gibi ölçülmesini sağlayan ‘frekans tarakları’nın kalibrasyonu, modern elektroniklerin hız sınırlarını aştığı için bugüne kadar mümkün olmamıştı.Varşova ekibi, bu sorunu çözmek için Rydberg durumundaki (lazerle uyarılmış yüksek yörüngeli elektrona sahip) rubidyum atomlarını kullandı. Bu ‘şişmiş’ atomlar, dış elektrik alanlarına karşı son derece duyarlı birer kuantum antenine dönüşerek, terahertz dalgalarını algılayabilir hale geldi.RADYO DALGASINDAN IŞIĞA DÖNÜŞÜMGeleneksel yöntemlerin yetersiz kaldığı zayıf sinyalleri yakalamak için ekip, Varşova Üniversitesi'nde icat edilen özel bir teknikle radyo dalgalarını optik fotonlara dönüştürdü. Bu hibrit yaklaşım sayesinde, en zayıf terahertz sinyalleri bile tek foton sayaçlarıyla tespit edilebilir hale geldi.Sistemin en büyük avantajı, atom tabanlı olması nedeniyle karmaşık kalibrasyon süreçlerine ihtiyaç duymaması. Rydberg elektrometrisindeki ‘Autler-Townes ayrılması’ fenomeni sayesinde, ölçüm sonuçları temel atomik sabitlere dayanıyor ve sistem kendi kendini doğrulayan bir standart haline geliyor.ODA SICAKLIĞINDA ÇALIŞMAKuantum teknolojilerinin endüstriyel adaptasyonundaki en büyük engel olan ‘aşırı düşük sıcaklık’ gereksinimi, bu yeni sensörle ortadan kalkıyor. Geliştirilen sistemin oda sıcaklığında çalışabilmesi, maliyetleri önemli ölçüde düşürerek teknolojinin laboratuvardan sanayiye geçişini hızlandıracak.Fizikçiler Wiktor Krokosz ve ekibinin elde ettiği bu başarı, sadece hassas bir dedektör üretimi değil, aynı zamanda metrolojinin yeni bir dalının temeli olarak görülüyor. Bu gelişme, geleceğin terahertz teknolojileri için referans ölçüm standartlarının oluşturulmasına olanak tanıyacak.