Yeni bir araştırmaya göre kuantum fiziğinde ilk kez atomlar arası değil, moleküller arası uzun süreli dolanıklık sağlandı.
Kuantum mekaniği, atom altı parçacıkların davranışlarını inceleyen fizik dalı olarak biliniyor. Kuantum dolanıklık ise bu alandaki en ilginç fenomenlerden biri. Dolanıklık, iki parçacığın, aralarındaki mesafe ne kadar büyük olursa olsun, birbirine bağlı kalması durumu şeklinde açıklanıyor. Yani bir parçacığın durumundaki bir değişiklik, diğerini anında etkiliyor. Bu özellik, kuantum bilgisayarlarının temelini oluşturan teknolojilerden biri olarak kullanılıyor.
Nature dergisinde yayınlanan yeni bir makaleye göre Durham Üniversitesi’nden araştırmacılar, moleküller arasında uzun süreli kuantum dolanıklık oluşturmayı başardı. Bu başarı, gelecekte kuantum bilgisayarların, hassas sensörlerin ve diğer kuantum malzemelerinin geliştirilmesi için kritik bir adım olarak değerlendiriliyor.
Şimdiye kadar, kuantum dolanıklık genellikle atomlarla gerçekleştirildi. Ancak moleküllerle dolanıklık sağlamak, daha karmaşık bir yapıya sahip oldukları için çok daha zor. Moleküller, titreşim ve dönme gibi ek yapısal özelliklere sahip. Bu özellikler, kuantum teknolojilerinde yeni uygulama alanları yaratıyor. Ancak aynı zamanda moleküllerin çevresel etkilere karşı daha hassas hale gelmesine neden oluyor.
Durham Üniversitesi’nden bir araya gelen araştırma ekibi, bu zorluğun üstesinden gelmek için “sihirli dalga boylu optik cımbızlar” olarak adlandırılan bir teknoloji geliştirdi. Bu cımbızlar, molekülleri son derece hassas bir şekilde kontrol edebilen lazer ışınları olarak tanımlanıyor. Araştırmacılar, bu yöntemle moleküller için son derece kararlı bir ortam oluşturarak dolanıklığın süresini yaklaşık bir saniyeye kadar uzatmayı başardı. Bir saniye, kuantum fiziği ölçeğinde oldukça uzun bir süre. Dolanıklığın süresinin uzaması da daha karmaşık kuantum işlemleri için büyük bir potansiyel sunuyor.
Uzun süreli dolanıklık güvenlik sağlıyor
Araştırmada, dolanıklık doğruluğu yüzde 92’nin üzerinde bir seviyeye ulaştı. Bu, dolanık iki parçacığın durumlarının ne kadar güvenilir bir şekilde birbirine bağlı olduğunu ifade ediyor. Hata düzeltme teknikleri uygulandığında bu oran yüzde 97’ye kadar çıkabiliyor, bu da kuantum sistemlerindeki hataların tespit edilip düzeltilmesi yoluyla veri güvenilirliğini ve bilgi işleme kapasitesini artırmayı mümkün kılıyor. Bu, kuantum bilgisayarlarında bilgi depolama ve işlem yapma kapasitelerini artırmak için kritik bir ilerleme. Araştırmacılar, daha önce gözlemlenemeyen zayıf moleküler etkileşimleri tespit etmeyi de başardı.
Çalışmanın baş yazarı Prof. Simon Cornish Durham Üniversitesi bültenine verdiği demeçte, “Sonuçlarımız, bireysel moleküller üzerinde ne kadar hassas bir kontrole sahip olduğumuzu gösteriyor. Kuantum dolanıklık son derece hassas bir yapıdadır, ancak zayıf etkileşimler kullanarak iki molekülü dolanık hale getirmeyi ve bu dolanıklığı bir saniyeye yakın bir süre boyunca kaybetmemeyi başardık,” ifadelerini kullandı.
Araştırmanın diğer bir yazarı Dr. Daniel Ruttley ise, “Moleküller, gelecek nesil kuantum teknolojilerinin yapı taşları olabilir. Bu çalışma, moleküllerin titreşim ve dönme gibi ek özelliklerinden faydalanarak yeni nesil kuantum bilgisayarlar ve hassas ölçüm cihazları geliştirilmesinin önünü açıyor,” şeklinde konuştu.
Uzun süreli dolanıklık, aynı zamanda kuantum belleklerin geliştirilmesi için büyük bir fırsat sunuyor. Kuantum bellekler, bilgiyi daha uzun süre saklayabilen gelişmiş kuantum ağlarında kullanılıyor. Bu tür ağlar, bilgi güvenliği, hızlı veri transferi ve hassas ölçümler için kullanılabilir.
Araştırmanın sonuçları, hassas ölçümlerin yanı sıra kompleks kuantum malzemelerinin simülasyonu ve yeni kuantum hesaplama yöntemlerinin geliştirilmesi gibi birçok alanda kullanılabilir. Moleküllerin uzun süreli dolanıklık yeteneği, kuantum teknolojilerinde devrim yaratabilir.
Durham Üniversitesi’nde yürütülen bu çalışma kuantum fiziği ve teknolojilerinde yeni bir dönemin başlangıcını işaret ediyor olabilir. Moleküllerle elde edilen bu uzun süreli dolanıklık, gelecekteki kuantum bilgisayarları ve sensörleri için temel bir yapı taşı olabilir. Kuantum dünyasındaki bu tür gelişmeler, sadece bilimsel ilerlemeyi değil, aynı zamanda teknolojik dönüşümü de hızlandırabilir.
Kaynak: Nature
