İletişimde devrim: Dünyanın ilk petahertz frekans karıştırıcısı geliştirildi

İletişim teknolojisinde devrim niteliğinde bir gelişme yaşanıyor. Massachusetts Institute of Technology (MIT) araştırmacılarının öncülüğünde geliştirilen petahertz (PHz) frekanslı mikserler (veya karıştırıcı) bilgi iletimini ve işlemeyi deyim yerindeyse ışık hızına yakın bir seviyeye taşıyarak, bugüne kadar mümkün olmayan hızlarda iletişim kurulmasına olanak sağlayacak.

İletişimde sınırlar zorlanıyor

Günümüzde radyo, Wi-Fi ve diğer iletişim teknolojileri gigahertz (GHz) ve terahertz (THz) frekans aralıklarında çalışıyor. Bu frekanslar, milyarlarca ila trilyonlarca kez titreşen elektronik sinyallerin uzun mesafelere taşınmasını sağlıyor. Ancak petahertz frekanslı karıştırıcılar sinyalleri bir katrilyon (10¹⁵) kez titreşim yapabilen optik frekanslara taşıyarak, bu sinyallerin daha hızlı ve daha fazla veri iletebilecek hale gelmesini sağlıyor. Bu, yalnızca hızın artırılmasını sağlamıyor, aynı zamanda tamamen yeni iletişim kapasitelerinin önünü açıyor.

Işık dalgaları ile elektronik sistemlerin entegrasyonu

Işık dalgası elektroniği (veya petahertz elektroniği) olarak bilinen bu yeni alan, ışık dalgalarının elektriksel alanlarının inanılmaz derecede hızlı titreşimlerinden faydalanarak, elektronik sistemlerin ve optik bileşenlerin tek bir çipte entegre edilmesini amaçlıyor. Işık dalgalarının titreşim hızları femtosaniye (10⁻¹⁵ saniye) ölçeğinde olduğundan, bu teknolojiler mevcut elektronik cihazların hızlarını çok daha ileriye taşıyor. Böylece petahertz karıştırıcılar, daha büyük veri setlerinin analizini ve işlenmesini gerçek zamanlı olarak mümkün kılarken, hava üzerinden veri aktarımını da hızlandırıyor.

MIT’de yapılan araştırma, petahertz (0,350 PHz) ölçekli frekanslarda çalışan bir ışık dalgası-elektronik frekans karıştırıcısının geliştirilmesiyle sonuçlandı. Bu çalışma, hem optik hem de elektronik sinyalleri aynı anda işleyebilen ve analiz edebilen bir çip teknolojisinin ilk adımı olarak görülüyor. Geliştirilen karıştırıcı, nano antenler (nanometre ölçek, metrenin milyarda biri) kullanarak farklı frekanslarda ışık sinyallerini karıştırabiliyor ve bu sinyalleri analiz edebiliyor. Bu da femtosaniye ölçeğinde sinyallerin yakalanmasını gerektiren spektroskopi ve görüntüleme gibi alanlarda büyük bir devrim niteliği taşıyor. (1 femtosaniye saniyenin milyarda birinin milyonda biridir)

MIT araştırmacılarının geliştirdiği nano anten tabanlı karıştırıcı, ticari olarak temin edilebilen lazerler ile çalışabiliyor ve optik sinyalleri doğrudan nanosaniye ölçeğinde işlemeyi mümkün kılıyor. Daha önceki çalışmalarda çok özel lazerlere ihtiyaç duyuluyordu.

Bu gelişme, yalnızca optik sinyallerin işlenmesinde bir sıçrama değil, aynı zamanda elektronik ve optik alanlar arasındaki sınırların bulanıklaşmasına da neden oluyor. Bu çalışma farklı frekanslardaki ışık darbelerini karakterize etmeye odaklanırken, araştırmacılar benzer cihazların ışık dalgalarını kullanarak devreler oluşturabileceğini öngörüyor. Ortaya konan bu araştırmanın özellikle spektroskopi, görüntüleme ve iletişim gibi alanlarda yeni kapılar açması bekleniyor. Ek olarak araştırmanın ABD Enerji Bakanlığı ve Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi tarafından desteklendiğini de belirtelim.