Avrupalı Fizikçiler Tarafından Büyük Atom Bulutlarında Kuantum Dolanıklığı Oluşturuldu

Kuantum dünyası oldukça farklı bir yapıya sahip. Tuhaf olarak nitelendirilebilen kuantum fiziğinde tünelden geçirilemeyen bariyerler, aynı anda iki yerde birden olmak gibi pek çok farklı hal söz konusudur. Yine de kuantum mekaniğinin tuhaf özellikleri matematiksel bir tuhaflık değildir – bunlar laboratuarlarda tekrar tekrar görülen gerçek etkilerdir. Kuantum mekaniğinin en ikonik özelliklerinden biri, birbirlerinden ne kadar uzak olduklarına bakılmaksızın gizemli bir şekilde bağlanmış parçacıkları tanımlayan “dolanma” dır. Şimdi üç bağımsız Avrupalı araştırma grubu, sadece bir çift parçacık değil, binlerce atomu ayırmayı başardı. Ayrıca teknolojik potansiyellerini kullanmanın bir yolunu buldular. Parçacıklar birbirine karıştığında, çok uzak mesafelerde olsalar bile onları birbirlerine bağımlı hale getiren bir şekilde dolaşıktırlar. Einstein’ın meşhur bir şekilde “bir mesafede ürkütücü eylem” olarak adlandırdığı, dolaşmış bir çiftin içindeki bir parçacığın değişmesi, ikizini anında – ne kadar uzakta olursa olsun – etkilemektedir. Dolaşıklık çok tuhaf gelse de, deneyler uzun yıllardır var olduğunu gösteriyor.Bu şekilde bağlanmış parçacıklar aynı zamanda son derece kullanışlı olma potansiyeline de sahiptir. Bu bir partikülün spin gibi bir kuantum durumunu bir konumdan diğerine derhal (teleportasyon) aktarmak için kullanılabilir. Ayrıca belirli bir hacimde büyük miktarda bilgiyi depolamaya yardımcı olabilirler. Bu depolama kapasitesinin yanı sıra, dolanma aynı zamanda dünyanın farklı bölgelerindeki sistemlerin bilgi işlem gücünü birleştirmeye yardımcı olabilir. Bunun nasıl kuantum hesaplamanın çok önemli bir yönü olduğunu görmek kolaydır. Başka umut verici bir yol ise gerçekten güvenli iletişim sunuyor olmalarıdır. Bunun nedeni, karışmış partikülleri içeren sistemlere müdahale etme girişimlerinin, dolanıklığı hemen bozması ve bir mesajın kurcalanmış olduğunun açıkça görülmesidir. Görüntüleme tekniklerinin çözünürlüğünü artırmak için dolaşık fotonların kullanılması da mümkündür. Waterloo Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, şu anda yürüttükleri bir çalışmayla gizli uçakları tespit edebilecek bir kuantum radarı geliştirmeyi umuyorlar.Ancak, dolaşıklık temelli teknolojiler vaatlerini yerine getirmekte zorlanıyor. Çünkü dolanma çok hassas bir fenomen. Dolaşıklık üzerinde yapılan deneyler tipik olarak tek tek parçacık çiftleri üretir. Bununla birlikte, tek parçacıkların doğru bir şekilde algılanması zordur ve sıklıkla arka plan gürültüsüyle kaybolur veya gizlenirler. Bu yüzden onları dolaşmış hallerde üretme, onları yararlı operasyonlar için gerekli şekillerde manipüle etme ve nihayet onları kullanma görevi sıkıcıdır. İşte tam bu noktada bilim insanları tarafından önemli bir atılım gerçekleştirildi. Tek parçacıkları alıp bunları teker teker birbirine bağlamak yerine, araştırmacılar binlerce atomdan oluşan bir koleksiyondan oluşan ultra-soğuk bir gazla işe başlıyor. Bunlar bir saçı mutlak sıfır genişliğine, mümkün olan en düşük sıcaklığa soğutulur. Küçük bir hacimde hapsedildiğinde, bu tür bir buluttaki atomlar birbirlerinden ayırt edilemez hale gelirler ve Bose-Einstein kondensatı olarak bilinen yeni bir madde halini oluştururlar. Buluttaki atomlar bu işlemden sonra artık kolektif olarak davranır ve birbirlerine dolanır. Bilim insanları ilk olarak 1995 yılında bu maddeyi keşfettiler ve 2001 yılında Fizik alanında Nobel Ödülü’nü kazandılar. Bir zamanlar bu yöntemin binlerce atomu eşzamanlı olarak birbirine karıştırdığı bilinmesine rağmen, hiç kimse şimdiye kadar bundan faydalanmak için bir yöntem geliştirememişti. Bu yeni araştırmayla bilim insanları, bu bulutların gruplara ayrılabildiğini ve hala içindeki atomlar arasındaki kuantum bağlantısını koruyabildiğini gösterdi. Bunu, atomları kapalı alanlarından serbest bırakarak ve bunu bölmek ve genişletilmiş bulutun uzak kısımlarının özelliklerini ölçmek için bir lazer kullanarak yaptılar. Araştırmacılar, geliştirilen yöntemlerin, buluttaki her atomun bağımsız olarak kullanılmasına izin verecek şekilde genişletilebileceğini tahmin ediyorlardı. Bu elde edilebilirse kuantum hesaplaması için büyü bir devrim olacaktır. Dijital hesaplamada bilgi birler ve sıfırlar, ikili rakamlar (veya bitler) olarak işlenir. Bunlar kuantum hesaplamadaki analog, qubit olarak bilinir. İyonlar (yüklü atomlar) için karışmış hallerde teker teker üretmeye yönelik mevcut kayıt sadece 20’dir. Bu nedenle bir bulutta aynı anda binlerce dolaşık atom üretmek büyük bir ilerlemeyi temsil edecektir.
Kaynak: https://www.sciencealert.com/european-physicists-just-tested-quantum-entanglement-in-massive-clouds-of-atoms