Entegre Kuantum Fotonik
Kuantum hesaplama, kuantum haberleşme ve kuantum algılama gibi kuantum teknolojileri hızla pratik sistemlere doğru ilerlemektedir. Bu gelişimi mümkün kılan en güçlü platformlardan biri, ışığın kuantum durumlarının ölçeklenebilir optik mimariler içinde yönlendirilmesini ve kontrolünü sağlayan kuantum fotoniğidir.
Entegre kuantum fotonik; kuantum ışık kaynakları, dalga kılavuzları, ışık bölücüler, modülatörler ve algılama sistemleri gibi fotonik aygıtların tek bir yonga üzerinde küçültülmesini ve birlikte entegre edilmesini mümkün kılar. Bu yaklaşım; iletişim, algılama ve bilgi işleme için kompakt ve ölçeklenebilir kuantum optik sistemlerin geliştirilmesine olanak sağlar.
Araştırmalarımız, verimli ışık-madde etkileşimlerini mümkün kılan doğrusal olmayan optik yapılar, rezonatörler ve fotonik devreler dahil olmak üzere entegre kuantum teknolojileri için mikro ve nano-fotonik aygıtların tasarımı ve optimizasyonuna odaklanmaktadır.
Kuantum Işık Kaynakları
Klasik olmayan ışık durumlarının güvenilir üretimi, birçok kuantum teknolojisinin temel bileşenlerinden biridir. Çalışmalarımız; hem deterministik mekanizmalara (kusur merkezleri, kuantum noktaları) hem de kendiliğinden parametrik aşağı dönüşüm (SPDC) ve kendiliğinden dört dalga karışımı (SFWM) gibi doğrusal olmayan optik süreçlere dayalı kuantum ışık üretim mekanizmalarını inceler.
Mikrorezonatörlerde kavite destekli üretim, doğrusal olmayan dalga kılavuzları ve doğrusal olmayan optik etkileşimleri güçlendirmek üzere tasarlanmış mühendislik ürünü fotonik yapılar dahil olmak üzere, foton çifti kaynaklarının hem kütlesel hem de entegre uygulamalarını araştırıyoruz.
Bu aygıtlar; kuantum haberleşme, fotonik kuantum bilgi işleme ve kuantum algılama uygulamaları için gerekli tek fotonların ve dolanık foton çiftlerinin üretilmesini sağlar.
Kuantum Haberleşme
Kuantum haberleşme teknolojileri, güvenli bilgi aktarımı sağlamak için kuantum mekaniğinin ilkelerinden yararlanır. Özellikle kuantum anahtar dağıtımı (QKD), hesaplama varsayımlarından ziyade temel fizik yasalarına dayanan kriptografik güvenlik sunar.
Kuantum rastgele sayı üretimi (QRNG) ve kuantum kriptografi dahil olmak üzere kuantum haberleşme sistemlerinin fotonik uygulamalarını araştırıyoruz. Çalışmalarımız, gerçek kuantum rastgeleliği üretmek için hem kesikli değişkenli hem de sürekli değişkenli yaklaşımları kapsar.
Güncel araştırma yönlerimiz arasında kompakt QRNG mimarileri, yüksek hızlı rastgelelik üretim yöntemleri ve pratik kuantum haberleşme sistemleri için fotonik platformlar bulunmaktadır.
Kuantum Algılama
Kuantum algılama, klasik sınırların ötesinde ölçüm hassasiyetleri elde etmek için kuantum koherens ve korelasyonlardan yararlanır. Bu teknikler manyetik alan, elektrik alan, sıcaklık, basınç ve diğer fiziksel niceliklerin algılanmasına uygulanabilir.
Çalışmalarımız hem pasif hem de aktif kuantum algılama platformlarını içerir. Pasif algılama yaklaşımları, elmas ve altıgen bor nitrür gibi katıhal kuantum sistemleri kullanılarak zayıf sinyallerin tespitine odaklanır.
Aktif kuantum algılama ise, fotonik algılama mimarilerinde ölçüm performansını ve algılama kabiliyetlerini artırmak için mühendislik ürünü kuantum durumlarının kullanımını araştırır.