Kuantum Fiziği, Araştırmacıların Bakmadan Görmelerini Sağlıyor

Genel bir kural olarak, görmek istiyorsanız ışığa ihtiyacınız vardır. Şu anda bunu yalnızca ekranınızdan gelen ışığın retinalarınıza yansıtılması, elektrik sinyallerine dönüştürülmesi ve beyninizin bir grup kelime ve görüntü olarak yorumlaması için optik sinire gönderilmesi sayesinde okuyorsunuz.

Peki ya tüm bu teferruat olmadan görebilseydiniz? İmkansız gibi gelebilir - hatta belki de görmenin tanımına ters düşebilir - ancak kuantum mekaniğinin tuhaf dünyası sayesinde, aslında 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 darbesinin varlığını saptamaktır... [öyle ki] protokolün sonunda dedektör darbeyi geri döndürülemez bir şekilde soğurmamıştır."

Başka bir deyişle: tek bir foton kullanmadan bir mikrodalga darbesini "görmenin" bir yolunu bulun.

Başarılı olursa, yeni makalenin arkasındaki Aalto Üniversitesi ekibi böyle bir başarıya ulaşan ilk kişiler olmayacak - aslında deneyleri aslen 2022 Nobel Fizik Ödülü'nü kazananlardan biri olan Anton Zeilinger tarafından gerçekleştirilen bir deneye dayanıyordu. Ancak çok önemli bir fark vardı: Zeilinger, mikrodalgalar ve süperiletkenler yerine lazerler ve aynalarla çalışıyordu.

Bu nedenle, çalışma ortak yazarı Gheorghe Sorin Paraoanu, bir açıklamada, "Konsepti süperiletken cihazlar için mevcut olan farklı deneysel araçlara uyarlamamız gerekti." dedi. Ekip, mikrodalga darbelerinin varlığını tespit etmek için, ışık parçacıkları yerine, özel olarak değiştirilmiş transmonları – 2007'de tasarlanmış bir tür süperiletken qubit – kullandı.

Paraoanu, "Standart etkileşimsiz protokolü 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 uyumluluğunu bir kaynak olarak kullandık."

"Kuantum uyumluluğu", kuantum mekaniğini bu kadar kafa karıştırıcı yapan belirli özelliği ifade eder. Schrödinger'in Kedisi paradoksudur: nesnelerin aynı anda iki farklı durumda bulunma yeteneği - klasik fizik kurallarına göre bu imkansız olsa da. Ancak kuantum dünyasının süperpozisyonlarla ilgili böyle bir sorunu yok ve ekip sadece bu etkiyle çalışmakla kalmayıp bunu kendi avantajlarına kullanabildi.

Deney başarılı oldu ve teorik modeller sonuçlarını doğruladı. Makalenin ortak yazarı Shruti Dogra, "Ayrıca, çok düşük güçlü mikrodalga darbelerinin bile protokolümüzü kullanarak verimli bir şekilde tespit edilebileceğini gösterdik." diye ekledi.

Tüm bunlar, bu harika ama biraz niş değil mi diye düşünmenize neden olabilir. Yine de, önemli nokta şu: bu sonucun, kuantum tuhaflığının sevimli küçük bir gösteriminden çok daha geniş kapsamlı uygulamaları var.

Paraoanu, "Kuantum hesaplamada, yöntemimiz belirli bellek ögelerindeki mikrodalga-foton durumlarını teşhis etmek için uygulanabilir." diye belirtti. "Bu, kuantum işlemcinin işleyişini bozmadan bilgi çıkarmanın oldukça verimli bir yolu olarak kabul edilebilir."

Bu arada, ekip zaten bulgularının başka çıkarımlarını araştırıyor: karşıolgusal iletişim - iki taraf arasındaki, hiçbir fiziksel parçacığın aktarılmadığı iletişim - ve hesaplamaların bilgisayarın kendisi çalıştırılmadan sonuç verebildiği karşıolgusal kuantum hesaplama gibi uygulamalar.

Bu size tuhaf veya anlamsız geliyorsa, haksız değilsiniz. Ancak kuantum dünyasında, bu tür akıllara durgunluk veren kavramlar gerçekten de sadece standart bir Perşembe günü.

Çalışma Nature Communications dergisinde yayınlandı.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.