Fizikçiler Schrödinger’in Kedisinin Tamamen Yeni Bir Türünü Yarattılar
Kedi ölü mü, canlı mı? Her iki durumda da, yeni bir araştırmanın gösterdiği gibi, kedi kesinlikle tuhaf.
Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger, ikonik bir düşünce deneyinde, ölü ya da canlı olabilen bir kedi hayal etmişti; bu, kuantum süperpozisyonlarının tuhaflığına zekice bir benzetmeydi. Schrödinger’in kedisinden neredeyse bir yüzyıl sonra, fizikçiler kuantum aleminde yeni bir egzotik “kedi durumu” ailesi yarattılar.
Kuantum süperpozisyonları, kuantum sistemlerinin aynı anda birden fazla durumda var olabilmesini ifade eder. Gözlem eylemi, sistemin “nihai” durumunu belirler, tabiri caizse. Yakın zamanda Physical Review X’te yayınlanan bir makalede , fizikçiler, hapsedilmiş bir iyon sisteminin hareketinde kuantum süperpozisyonları oluşturmanın ve kontrol etmenin yeni bir yolunu geliştirdiklerini bildiriyorlar. Sonuç olarak, ekip “ayırt edici girişim desenleri, dönme simetrisi ve klasik olmayan davranışın açık izleri” ile çeşitli durumlar yarattı, diye belirtti çalışmanın baş yazarı Sebastian Saner.
Başka bir deyişle, fizikçiler egzotik kuantum durumlarına dayalı olarak genişletilmiş bir kuantum süperpozisyon ailesi oluşturdular. Dahası, yeni yöntem araştırmacılara kuantum dünyasıyla çalışmada daha fazla özgürlük sağlıyor.
İngiltere’deki Oxford Üniversitesi’nde fizikçi olan Saner, “Fizikçiler kuantum süperpozisyonları üzerine bir asırdan fazla süredir düşünüyor olsalar da, onları yaratmanın, kontrol etmenin ve anlamanın yeni yollarını hala buluyoruz” dedi.
Ya biri ya da hiçbiri
Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nün bir açıklamasına göre , Schrödinger kedi deneyini “kuantum biliminin saçmalığını göstermek” amacıyla yapmıştı. Gerçekten de, bir şeyin -hele ki bir kedinin- aynı anda hem ölü hem de canlı olması fikrinde tuhaf bir şey var; çünkü biz onu “göremiyor” ve hangisi olduğunu doğrulayamıyoruz.
Saner, “Bu açıkça çarpıcı bir örnek, ancak kuantum mekaniği hakkında gerçek bir şeyi yakalıyor,” dedi. “Önemli olan nokta, süperpozisyonun sıradan bir belirsizlik olmamasıdır. Sistemin hangi durumda olduğunu bilmememizden ibaret değildir.”
Bu olasılıkların kuantum mekaniğinde “çok hassas” kalıplara göre birbirine bağlı olduğunu ve dalgalar gibi birbirleriyle etkileşime girebileceğini sözlerine ekledi. Bu özellik, “kedi durumu”nun tipik olarak iki farklı osilatör durumunun süperpozisyonunu ifade ettiği kuantum optiği deneylerinde merkezi bir öneme sahiptir.
Teori hâlâ geçerli.
Deney için Saner ve meslektaşları, bir iyon tuzağının içine tek bir stronsiyum iyonu yerleştirdiler. Bulgularla ilgili üniversite açıklamasında , ekip iyonun içsel durumunun farklı olası hareket durumlarında birbirine dolanık hale gelmesini sağlayacak şekilde tuzağı tasarladı. Daha sonra, devre ortasında yapılan bir kuantum ölçümü, iyonun hareketini belirli bir süperpozisyona yansıttı.
Saner, “Sistemimizde iyonun iki önemli parçası var: genellikle spin olarak adlandırdığımız içsel bir kuantum durumu ve kuantum osilatörü gibi davranan hareketi” dedi. Ekip, yeni yöntem sayesinde “spin’in artık sadece etkileşime aracılık etmekle kalmadığını; kuantum durumunun kendisini şekillendirmek için bir araç haline geldiğini” keşfetti.
Saner, bu “kedi hallerinin” bazılarının 30 yıldan fazla bir süre önce teorik olarak tahmin edildiğini, ancak asıl zorluğun “bunları laboratuvarda yaratmak ve gerçekten var olduklarını kanıtlamak” olduğunu sözlerine ekledi.
Kediden gerçeğe
Ancak bulguların etkileri, temel olarak ilgi çekici olmanın ötesine uzanıyor. Örneğin, hapsedilmiş iyon sistemleri kuantum hesaplamanın popüler bir bileşenidir. Saner’e göre, yeni yöntem kuantum sistemlerini manipüle etmenin hassas ve çok yönlü yollarını sunduğu için potansiyeli kuantum bilgisayarlara, simülasyonlara ve algılama sistemlerine kadar uzanabilir.
“Kuantum sisteminin aynı anda iki yerde birden bulunması şeklindeki ders kitabı imgesi sadece başlangıç,” diye ekledi. “Olası kuantum durumlarının çok daha geniş bir yelpazesi var ve biz hala buna deneysel olarak nasıl erişeceğimizi öğreniyoruz.”
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Fizikçiler Schrödinger’in Kedisinin Tamamen Yeni Bir Türünü Yarattılar
Bilim İnsanları Nihayet Venüs Sinekkapanının En Büyük Sırrını Ortaya Çıkardı