Akıllı telefonunuzun veya dizüstü bilgisayarınızın yavaş çalışmasından kaynaklanan hayal kırıklıkları yakında sona erebilir. Amerika Birleşik Devletleri’ndeki bilim insanları, kuantum malzemelerin elektronik yapısını yönetmek için çığır açan bir teknik geliştirdi. Bu yenilikçi teknoloji, gelecekte kullandığımız cihazların hızını tam bin kat artırma potansiyeli taşıyor.
Araştırma ekibi, 1T-TaS₂ ismi verilen katmanlı bir kuantum malzemenin sıcaklığını hassas bir şekilde ayarlayarak, malzemenin bir yalıtkan ile bir iletken arasında anında durum değiştirmesini sağladı. Bu durum değiştirme kabiliyeti, bilgisayar çiplerinde dijital dilin temeli olan 1 ve 0’ları oluşturmak için elektrik akımını düzenleyen transistörlerin çalışma prensibine oldukça benzemektedir.
Araştırmanın liderliğini yürüten Northeastern Üniversitesi’nden fizikçi Gregory Fiete, konuya ilişkin şunları söyledi: “Herhangi bir cihaz kullanıcısı mutlaka bir an ‘keşke daha çabuk açılsaydı’ diye içinden geçirmiştir. Işıktan daha süratli bir şey mevcut değil. Biz de tam olarak ışığı kullanarak maddenin niteliklerini, fizik yasalarının olanak tanıdığı en üst hız limitinde yönetiyoruz.”
**GELECEĞİN YONGALARI İÇİN BÜYÜK BİR ATILIM**
Mevcut elektronik sistemlerde, iletken ve yalıtkan materyallerin bir arada kullanılması bir zorunluluktur. Fakat bu yeni teknoloji, tek bir malzemenin ışık aracılığıyla yönlendirilerek her iki görevi de üstlenmesine olanak tanıyor. Bu durum, çip boyutlarının küçültülmesinin ve aynı zamanda işlem hızlarının çarpıcı bir şekilde yükseltilmesinin önünü açıyor.
“Termal şoklama” olarak isimlendirilen bu yeni yöntemde kullanılan 1T-TaS₂ malzemesi, daha önce de iletken-yalıtkan geçişleriyle bilinmekteydi. Ancak önceki denemelerde bu geçişler yalnızca saniyelerle sınırlı kalıyor ve kriyojenik, yani aşırı soğuk, ortamlar gerektiriyordu. Gerçekleştirilen yeni çalışma ile bu geçişin aylar boyunca sürdürülebilir olması ve oda sıcaklığına çok daha yakın koşullarda başarılması sağlandı.
Bu başarının temelinde hassas zamanlama ile özenli ısıtma ve soğutma süreçleri yatıyor. Fiete, hedeflerini şöyle açıkladı: “Asıl amaç, materyallerin niteliklerini talep üzerine ve son derece süratli bir şekilde denetleyebilmektir. Bu sayede bu malzemeleri doğrudan cihazların içine entegre etme imkanına kavuşabiliriz.”
**SİLİKON DEVRİ KAPANIYOR MU?**
Elektronik endüstrisine yıllardır hükmeden silikon bazlı yongalar, artık fiziksel kapasitelerinin sonuna yaklaşıyor. Bu nedenle üreticiler, daha hızlı ve daha verimli bileşenler için aktif olarak yeni alternatifler araştırıyor. Bu noktada, kuantum malzemeler ve bu alandaki devrim niteliğindeki yeni üretim metotları giderek daha fazla öne çıkıyor.
Fiete, “Depolama alanını genişletmek ya da cihazların süratini misliyle artırmak için yeni bir paradigmaya geçiş zorunludur,” diyerek duruma dikkat çekti. Ona göre kuantum bilgisayarlar bu alandaki önemli yollardan biri olsa da, malzeme biliminde yaşanan bu tür ilerlemeler de çok büyük bir potansiyel barındırıyor.