Kuantum Mekaniksel Maxwell Cininin Belleği İzlendi

Fizikteki en önemli düşünce deneylerinden birinin başkahramanı olan Maxwell’in cinin aklının nasıl çalıştığına ilişkin heyecan verici bir kavrayışa ulaşıldı. Uluslararası bir araştırma ekibi tar..
Görsel Telif: CC0 Public Domain

Fizikteki en önemli düşünce deneylerinden birinin başkahramanı olan Maxwell’in cinin aklının nasıl çalıştığına ilişkin heyecan verici bir kavrayışa ulaşıldı.

Uluslararası bir araştırma ekibi tarafından yapılan çalışmada, Maxwell’in cinini canlandırmak için süperiletken devreler kullanıldı. İlk olarak 1867 yılında James Clerk Maxwell tarafından ortaya atılan cin, bir termodinamik sistemden, fiziğin en temel yasalarından biri olan termodinamiğin 2.yasasının izin vermesi gerekenden daha fazla kullanılabilir enerji elde edebilen varsayımsal (hipotetik) bir varlık. Önemli olan nokta şu ki, ekip kazanılan enerjiyi ilk kez olarak doğrudan gözlemlemiş olmakla kalmayıp, enformasyonun cinin belleğinde nasıl depolandığının da izini sürebildi. Çalışmanın ayrıntıları PNAS dergisinde yayımlanan bir makale ile paylaşıldı.

Orijinal düşünce deneyi, 150 yıl önce Maxwell tarafından kurgulanmıştı. İki komşu kutuda bulunan gaz parçacıklarının, küçük bir kapıyı açıp kapatabilen bir cin tarafından filtrelenebildiğini varsayan Maxwell, cinin sadece yüksek enerjili parçacıkları bir yana geçirip, düşük enerjili parçacıkları da diğer yana geçirerek, ayrı ayrı biriktirdiğini hayal etti. Sonuç olarak, kutulardan birinin ortalama enerjisi, diğerinden daha yüksek olacak ve bu da bir basınç farkı yaratacaktı. Dengede olmama durumu, enerji kazanmak için kullanılabilirdi; tıpkı barajda biriktirilen su salındığında elde edilen enerji gibi.

Yani gaz başlangıçta denge durumunda olsa bile, cin denge dışı bir durum yaratarak enerji elde edebilir. Bu ise termodinamiğin ikinci yasasına aykırıdır. Ekip üyelerinden biri olan Exeter Üniversitesi’nden Dr.Janet Anders şöyle anlatıyor: “1980’li yıllarda, öykünün bundan ibaret olmadığı keşfedildi. Parçacıkların özelliklerine ilişkin bilgi, cinin belleğinde depolanmış durumda kalıyordu. Bu enformasyon, enerji bakımından bir bedel demekti ve cinin enerji kazancını sıfırlayarak, paradoksu çözüyordu.”

Yeni yapılan çalışmada, ekip bir kuantum Maxwell cini oluşturdu. Bir mikrodalga oyuğu biçimindeki bu yapı, süperiletken bir kubitten enerji çekiyordu. Araştırmacılar, cinin belleğini, yaptığı müdahaleden hemen sonra haritalamayı başardı ve kubit durumu hakkında depoladığı bilgiyi açığa çıkardı. Dr.Anders şunları ekliyor: “Sistemin kuantum mekaniksel davrandığı gerçeği şu anlama geliyor: Parçacık aynı anda yüksek enerjili ve düşük enerjili durumlarda bulunabilir; yani Maxwell’in düşündüğü gibi bu durumlardan sadece birinde olmak zorunda değil.”

Bu çığır açıcı deney, kuantum enformasyon ile termodinamik arasındaki ilginç oyuna bir göz atmamızı sağlıyor. Ayrıca, nano ölçekteki termodinamik süreçler için bir kuram geliştirilmesi açısından da önemli bir adım niteliği taşıyor.


Kaynak: Phys.org, “Physicists read Maxwell’s Demon’s mind https://phys.org/news/2017-07-physicists-maxwell-demon-mind.html

İlgili Makale: Nathanaël Cottet et al. Observing a quantum Maxwell demon at work, Proceedings of the National Academy of Sciences (2017). DOI: 10.1073/pnas.1704827114


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (1 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

  • Halit Ziya Kartal 04 Eylül 2017 - 21:26
  • Çocukluk fikirlerimden biriydi:) gülümsetti:D uçuk fikirlerimi yapmaya başlamışlar:)

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