Oxford Üniversitesi'nden bilim insanları, Schrödinger'in Kedisi diye bilinen klasik düşünce deneyinin çok daha karmaşık versiyonlarını laboratuvar ortamında oluşturduklarını açıkladı.
Kuantum fiziğinin en ünlü düşünce deneylerinden biri olan "Schrödinger'in Kedisi", yaklaşık 90 yıldır kuantum mekaniğinin karmaşıklığını anlatmak için kullanılıyor.
REKLAM
REKLAM
Şimdi ise Oxford Üniversitesi'nden bilim insanları, bu klasik düşünce deneyinin çok daha karmaşık versiyonlarını laboratuvar ortamında oluşturduklarını açıkladı.
Physical Review X adlı bilimsel dergide yayımlanan araştırma, kuantum mekaniğinde "süperpozisyon" diye bilinen ilkenin, yalnızca "iki durumun aynı anda var olması" ile sınırlı olmadığını, çok daha zengin ve karmaşık kuantum durumlarının üretilebildiğini gösteriyor.
Araştırmacılar, bu gelişmenin gelecekte kuantum bilgisayarlarının performansını ve hata düzeltme yöntemlerini iyileştirebileceğini düşünüyor.
Schrödinger'in Kedisi ne anlatıyor?
Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger tarafından 1935 yılında ortaya atılan düşünce deneyi, kuantum mekaniğinin sezgilere aykırı doğasını açıklamak amacıyla tasarlanmıştı.
Senaryoda kapalı bir kutunun içine bir kedi, rastgele bozunma ihtimali bulunan radyoaktif bir madde, zehir dolu bir şişe ve tetikleme mekanizması yerleştiriliyor.
Radyoaktif madde bozunursa sayaç bunu algılıyor, mekanizma zehri serbest bırakıyor ve kedi ölüyor. Bozunma gerçekleşmezse kedi yaşamaya devam ediyor.
Kuantum mekaniğine göre kutu açılıp ölçüm yapılıncaya kadar sistem "süperpozisyon" hâlinde bulunuyor. Yani gözlemci açısından kedi aynı anda hem canlı hem de ölü kabul ediliyor. Kutu açıldığında ise bu belirsizlik ortadan kalkıyor ve sistem tek bir duruma geçiyor.
Bu düşünce deneyi, atom altı parçacıkların ölçülene kadar aynı anda birden fazla durumda bulunabilmesini anlatan kuantum süperpozisyonunu açıklamak için kullanılıyor.
Laboratuvarda daha karmaşık kuantum durumları üretildi
Bilim insanları uzun süredir Schrödinger'in Kedisi benzeri, ancak çok daha karmaşık kuantum durumlarının teorik olarak mümkün olduğunu öngörüyordu.
Oxford Üniversitesi araştırmacıları bu kez iyon tuzağı içerisinde hapsedilmiş tek bir stronsiyum-88 iyonunu kullanarak bu egzotik kuantum durumlarını deneysel olarak oluşturmayı başardı.
Schrödinger'in Kedisi örneğinde sistem iki olasılık arasında bulunur: Kedi ya canlıdır ya da ölüdür (ölçülene kadar ikisi de). Bu yeni çalışmada ise araştırmacılar, parçacığı aynı anda yalnızca iki seçenek arasında değil, birden fazla kuantum özelliğinin birlikte süperpozisyon oluşturduğu çok daha karmaşık durumlara sokmayı başardı. Yani kuantum sisteminin davranışı "iki seçenek" ile sınırlı kalmayıp çok daha zengin bir olasılıklar kümesine genişletildi.
Çalışmanın başyazarı Sebastian Saner, "Bu yöntem bize kuantum süperpozisyonlarını neredeyse istediğimiz herhangi bir şekle dönüştürebileceğimiz bir araç sağladı," dedi.
Kuantum bilgisayarlarını geliştirebilir
Araştırmacılar bunu iyonun hem spini hem de hareketini aynı anda kontrol ederek başardı.
Spin, iyonun içsel kuantum durumuna deniyor. Bunu basitleştirerek "yukarı" veya "aşağı" olabilen bir kuantum pusulası gibi düşünmek mümkün. Hareket ise iyonun iyon tuzağındaki titreşimi veya salınımını ifade ediyor. Yani parçacığın uzaydaki kuantum mekanik hareketine deniyor.
Önceki deneylerde araştırmacılar çoğunlukla bu özelliklerden yalnızca birini manipüle edebilmişti. Örneğin sadece spinini süperpozisyona sokabilmişti. Oxford ekibi ise lazer darbeleri kullanarak hem spini hem de titreşim hareketini birbirine bağlayıp aynı anda manipüle edebildi.
Bu sayede farklı büyüklüklerde, farklı fazlara sahip ve birbirinden farklı uzaklıklarda çok sayıda kuantum durumunun aynı süperpozisyon içerisinde oluşturulması mümkün oldu.
Araştırmacılar bu gelişmenin yalnızca temel fizik açısından değil, kuantum teknolojileri için de önemli sonuçlar doğurabileceğini belirtiyor.
Yeni kuantum durumlarının günümüzde kullanılan kübitlerin ötesine geçerek daha güçlü bilgi işleme yöntemleri geliştirilmesine ve kuantum hesaplamalarda en büyük sorunlardan biri olan hata düzeltme tekniklerinin iyileştirilmesine katkı sağlayabileceği değerlendiriliyor.
Saner, "Bir kuantum sisteminin aynı anda iki yerde bulunduğunu gösteren ders kitabı örneği yalnızca başlangıç. Aslında erişilebilecek çok daha geniş bir kuantum durumları evreni var ve biz bunlara deneysel olarak nasıl ulaşabileceğimizi yeni yeni öğreniyoruz," ifadelerini kullandı.
Araştırmacılara göre kuantum fiziği günlük sezgilerimize meydan okumaya devam etse de bu sıra dışı davranışların daha iyi anlaşılması, geleceğin kuantum teknolojilerinin geliştirilmesinde önemli rol oynayabilir.