Bilgisayarlar lazerle hız kazanacak

Geleceğin bilgisayarları fiziksel iletim hızları ve enerji kayıpları nedeniyle bazı kısıtlar altında geliştirilebiliyorlar. Bu durumu ortadan kaldırmak amacıyla çalışan araştırmacılar, farklı yöntemler deneyerek geleceğin veri iletim kapasitesini arttırmanın yollarını arıyorlar.
 
Araştırmacılar, bilgisayar dünyasının gelişmesi için kısa dönemde graphen gibi daha iyi iletlkenler geliştirme yoluna gitseler de, uzun dönemde bu efor kesin bir çözüm sağlamıyor. Uzun dönemde oda ısısında çalışan süperiletkenler geliştirmeye çalışan araştırmacılar, bununla birlikte kuantum bilgisayarlar üzerinde de çalışıyorlar ancak, kuantum bilgisayarların önünde büyük problemler bulunuyor.

Çok daha hızlı bilgisayarlara giden yoldaki asıl çözüm ise işlemleri gerçekleştirecek verinin taşınmasında elektrik yerine ışığın kullanılması. Araştırmacılar şimdiye kadar ışığı yakalamak, ayrıştırmak, formunu değiştirmek ve devre yaratma, tamamen ışıkla çalışan hafızalar üretmeyi mümkün kılacak gelişmeler elde etmiş olsalar da, tamamen optik düzenle çalışacak bilgisayarların geliştirilmesi için mikroskobik büyüklükte güvenilir ışık kaynaklarına ihtiyaç duyuluyor.

Yüksek yoğunlukta odaklanmış ışın yaratmak için kullanılabilecek tek ışık kaynağı lazer olarak biliniyor. Lazer ışınları genellikle bir oyuğun duvarlarına çarptırılan ışık demetlerinin yansıtılmasıyla oluşturuluyor. Ne var ki, mikroskobik bir boyutta yaratılmış olan bir oyuk, doğrusal ışınların oluşturulmasını zorlaştırıyor.

Son yıllarda spiral mikrolazer olarak adlandırılan yeni bir tip lazerde küçük çentikler bulunuyor. Işık demetleri çentiğe gönderilerek yansıtılıyor ve bu şekilde daha yoğun bir ışın yayılabiliyor. Her ne kadar bu yöntemle geliştirilen lazerler oldukça gelişmiş olsa da, araştırmacılar yine de farklı yönlere ilerleyen ışın demetlerinin önüne nasıl geçileceğini araştırıyorlar.

Martina Hentscheland ve çalışma arkadaşı Tae-Yoon Kwon tarafından spiral lazerler üzerine yapılan derinlemesine bir araştırma sonucu ortaya koydukları yeni bir teori, lazerlerle ortaya çıkarılan ışın demetlerinin bilgisayar dünyasında kullanılmasına olanak tanıyabileceğini iddia ediyor.

İki araştırmacının teorisinde, daha sivri açılarla köşelere çarpan ışık demetlerinin sızdığı, geri kalan demetlerinse kıtı kıtına da olsa çember içinde kaldıkları öne sürülüyor. Ne var ki bu model de tek başına spiral lazerleri karakterize etmeye yeterli olmuyor. Bunun üzerine araştırmacılar, modellerini yeni elektromanyetik dalga ve lazer eşitlikleriyle genişlettiler.

Genişletilen model, saat yönü ve tersi yönde yayılan iki farklı ışık demetinin yayıldığını gösterdi, bu durum araştırmacıların yarıiletken parçanın nereye ve nasıl yerleştirildiğinde en uygun verimlilikle çalışacağını görmelerini sağladı. Buna göre, kullanılacak çentiğin büyüklüğü, ayrıştırılması istenen lazer ışınının dalgaboyunun iki katı kadar olmakla birlikte, ışığı oluşturacak yarıiletken hızlandırıcının da disk şeklindeki yapıdan %10’luk bir payla dışarda olması gerekiyor.

Bu modelin kullanılmasıyla elde edilen sonuç, ışının tek yönlü yayılma niteliğini büyük ölçüde arttırırken, daha verimli olmasını sağlıyor.