Kuantum Mekaniğinde Belirsizliği “Gevşetmek”

ETH Zürih'den fizikçiler, hapsedilmiş tek bir iyon tarafından oluşturulan mekanik bir salınıcı kullanarak belirsizliği "gevşetmek" için zarif bir yol geliştirdi.
Görsel Telif: Christa Flühmann / ETH Zurich

Heisenberg’in belirsizlik ilkesi kısaca konum ve momentumun aynı anda ölçülmesinin imkansızlığı olarak tanımlanabilir. Bu ilke kuantum kuramının merkezini oluşturur. ETH Zürih’ten fizikçiler, hapsedilmiş tek bir iyon tarafından oluşturulan mekanik bir salınıcı salıngaç, osilatör, salınım yapan nesnesalınıcı kullanarak bu içsel uyumsuzluğu “gevşetmek” için zarif bir yol geliştirdi. Kullanılan yöntem ile temel çalışmalar ve pratik kullanımlar için yeni bir kapı aralanıyor. 

Heisenberg’in belirsizlik ilkesi, konum ve momentum gibi tamamlayıcı değişkenlerin düzgün bir şekilde ölçülebilmesi için hassas bir temel sınır olduğunu varsayar. Buna göre bir kuantum parçacığının hızı ve yönü (dolayısıyla momentumu) ne kadar bilinirse, konumundan o kadar az emin olabiliriz. Bu içsel sınırlama, ölçümler, sırasıyla, karakteristik bir uzunluk ve momentum ölçeği ile konum ve momentumun periyodik fonksiyonlarını çıkardığında gevşetilebilir. Basitçe söylemek gerekirse, her iki değişkendeki belirsizlik, her bir dişin hala nispeten keskin olduğu geniş, tarak benzeri yapılara yayılabilir, böylece sınırlı bir aralıkta hassas ölçümler yapılabilir.

2 Nisan’da (2018) Physical Review X‘de yayımlanan çalışmada, hapsedilmiş tek bir iyondan oluşan mekanik bir salınıcının dinamik davranışını incelemek için böyle bir modüler konum ve momentum ölçümlerinin kullanılabilmesinin mümkün olduğu ortaya koyuldu. Araştırmada birden fazla periyodik konum ve momentum ölçüm dizileri kullanıldı ve periyot değiştirilerek bir ölçümün takip eden diğerinin durumunu bozup bozmadığı kontrol edildi. Araştırma ekibi, yalnızca belirli periyot değerlerinde bozulmaları engellediği, buna karşın diğer seçimlerin güçlü bozulmalara neden olduğu bulgusuna ulaştı. Bu tarz bozulmaların gözlemlenmesi, tek iyonun kuantum-mekanik davranış sergilediğine dair bir işarettir, çünkü klasik bir salınıcı için, modüler ölçümlerin her zaman bozulmamış olması beklenir.

Takip eden ölçümler arasındaki bozulma derecesini ayarlama kabiliyeti, kuantum mekaniğinin temel sınamalarını gerçekleştirme olanağı sağlar. Bir ölçümün diğerini ne kadar etkilediğini gösteren nedensel ilişkilere ve ölçümler arasındaki korelasyonlara (bağlaşıklıklara) bakılarak, kuantum fiziği klasik fizikten ayrılabilir. Araştırmacılar, sıralı ölçümler arasındaki zaman korelatörlerini ölçerek ve bunları –salt klasik bir sistemle imkânsız olan– Leggett-Garg eşitsizliğini bozmak için kullanarak ölçümler arası bağlaşıklıkları araştırdı.

Bu durumda, bozulmaların bazıları, ardışık ölçümler arasındaki bozulmalarla açıklanamaz. Leggett-Garg eşitsizliğinin çiğnenmesi ile bozulmaların ilişkisi oldukça zor anlaşılan bir ilişki olabilir ancak her iki yöntem de salınıcı durumlarının kuantum yapısını onaylar. Gerçekten de, bu durumlar bugüne kadar üretilen en karmaşık kuantum salınıcı durumları arasındadır. Araştırmacılar, ünlü Schrödinger’in kedisi düşünce deneyini sekiz farklı mezoskobik durumun içine sokarak, sadece ölü veya diri olmaktan ziyade hastalığın farklı aşamalarındaki bir kediye benzer şekilde genelleme yaptılar.

Pratik uygulamalara bakıldığında, modüler konum ve momentum ölçümleri, Heisenberg’in belirsizlik ilkesinden kaçmak için konum ve momentumun periyodik fonksiyonlarından yararlanan kuantum hesaplama ve hassas ölçüm protokolleri için bir dizi önermenin merkezi bileşenleridir. Bu yeni çalışma, bu tür uygulamalar için temel bir bileşen –ölçüm– sağlayarak, muhtemel uygulamaları daha erişilebilir hale getirmiştir.

Kaynak ve İleri Okuma

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv