Kuantum Fiziği Araştırmacıların “Şeyleri” Onlara Bakmadan Görmelerini Sağlıyor
Genel bir kural olarak, eğer görmek istiyorsanız, ışığa ihtiyacınız vardır. Şu anda bu yazıyı okuyabiliyor olmanız, ekranınızdan gelen ışığın retinanıza ışınlanması, elektrik sinyallerine dönüştürülmesi ve beyninizin bir grup kelime ve görüntü olarak yorumlaması için optik sinire gönderilmesi sayesinde olur.
Peki ya tüm bu karmaşa olmadan bir şeyleri görebilseydiniz? Kulağa imkansız gibi gelebilir hatta belki de görmenin tanımına aykırı ancak kuantum mekaniğinin tuhaf dünyası sayesinde aslında bu tamamen mümkün.
Bu ay yayınlanan yeni bir makale, “Kuantum mekaniğinin başlangıcından bu yana, ölçümleri anlama arayışı zengin bir entelektüel hayranlık kaynağı olmuştur” diyor.
“Etkileşimsiz ölçümler, bir olayın varlığının (örneğin uzayın bir bölgesinde bir hedefin varlığı) değerlendirildiği kuantum hipotez testi sınıfına aittir” diye açıklıyor. “Burada… görev bir mikrodalga atımının varlığını tespit etmektir… [öyle ki] protokolün sonunda dedektör atımı geri döndürülemez bir şekilde absorbe etmemiştir.”
Başka bir deyişle: tek bir foton kullanmadan bir mikrodalga darbesini “görmenin” bir yolunu bulmak.
i Aalto Üniversitesi ekibi böyle bir başarıya ulaşan ilk ekip olmayacak – aslında deneyleri, 2022 Nobel Fizik Ödülü sahiplerinden biri olan Anton Zeilinger tarafından orijinal olarak gerçekleştirilen bir deneye dayanıyor. Ancak arada çok önemli bir fark vardı: Zeilinger mikrodalgalar ve süper iletkenler yerine lazerler ve aynalarla çalışıyordu.
Bu nedenle, çalışmanın ortak yazarı Gheorghe Sorin Paraoanu yaptığı açıklamada, “konsepti süper iletken cihazlar için mevcut olan farklı deneysel araçlara uyarlamak zorunda kaldık” dedi. Ekip, mikrodalga darbelerinin varlığını tespit etmek için ışık parçacıkları yerine, 2007 yılında tasarlanan bir tür süper iletken kübit olan özel olarak modifiye edilmiş transmonlar kullandı.
Paraoanu, “Standart etkileşimsiz protokolü çok önemli bir şekilde değiştirmek zorunda kaldık: transmonun daha yüksek bir enerji seviyesini kullanarak başka bir ‘kuantumluluk’ katmanı ekledik” dedi. “Ardından, ortaya çıkan üç seviyeli sistemin kuantum tutarlılığını bir kaynak olarak kullandık.”
“Kuantum tutarlılığı”, kuantum mekaniğini bu kadar kafa karıştırıcı yapan özelliğe atıfta bulunur. Schrödinger’in Kedisi paradoksu: nesnelerin aynı anda iki farklı durumu işgal etme yeteneği – klasik fizik kurallarına göre bunun imkansız olması gerekir. Ancak kuantum dünyasının süperpozisyonlarla ilgili böyle bir sorunu yok – ve ekip bu etkiyle çalışmakla kalmayıp onu kendi avantajlarına kullanmayı başardı.
Deney başarılı oldu ve teorik modeller de sonuçları doğruladı. Makalenin diğer yazarlarından Shruti Dogra, “Ayrıca protokolümüz kullanılarak çok düşük güçlü mikrodalga darbelerinin bile verimli bir şekilde tespit edilebileceğini gösterdik” diye ekledi.
Tüm bunlar sizi şöyle düşünmeye itebilir: Bu harika, ama biraz niş, değil mi? Ancak işin can alıcı noktası şu: Bu sonuç, kuantum tuhaflığının sevimli bir gösterisinden çok daha geniş bir uygulama alanına sahip.
Paraoanu, “Kuantum hesaplamada, yöntemimiz belirli bellek öğelerindeki mikrodalga-foton durumlarını teşhis etmek için uygulanabilir” dedi. “Bu, kuantum işlemcinin işleyişini bozmadan bilgi çıkarmanın oldukça verimli bir yolu olarak kabul edilebilir.”
Bu arada ekip bulgularının başka sonuçlarını da araştırıyor: karşı olgusal iletişim – yani iki taraf arasında hiçbir fiziksel parçacığın aktarılmadığı iletişim – ve bilgisayarın kendisi hiç çalıştırılmadan hesaplamaların sonuç verebileceği karşı olgusal kuantum hesaplama gibi uygulamalar.
Bu size tuhaf ya da saçma geliyorsa, haksız değilsiniz. Ancak kuantum dünyasında, bu tür akıllara durgunluk veren kavramlar aslında oldukça standarttır.
Çalışma Nature Communications dergisinde yayımlandı.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber