Makroskopik Bir Kuantum Durumunun İçine İlk Bakış

İspanya’nın Barselona kentindeki Fotonik Bilimler Enstitüsü’nden (ICFO) Prof. Morgan Mitchell liderliğindeki ekip tarafından ilk kez bir sıkıştırılmış ışık demetindeki farklı foton çiftler..
Görsel Telif:

İspanya’nın Barselona kentindeki Fotonik Bilimler Enstitüsü’nden (ICFO) Prof. Morgan Mitchell liderliğindeki ekip tarafından ilk kez bir sıkıştırılmış ışık demetindeki farklı foton çiftleri arasında dolaşıklık saptandı.

[su_pullquote align=”right”]Bu araştırmadan elde edilen bulgular, süperiletkenlik, süperakışkanlık, optik haberleşme ve kuantum hesaplamada kubit geliştirilmesi gibi alanlarda çalışılması gereken diğer makroskopik çok cisimli sistemler ve Bose-Einstein yoğuşuk maddesi gibi kuantum gazları için de ümit verici ilerlemeler sunuyor.[/su_pullquote]Kuantum dolaşıklık hep mikroskopik dünya ile ilişkilendirilir. Ancak ışığın sıkıştırılması ve hızlı trenlerin yerden yükselmesini sağlayan süper iletkenlik gibi çok çarpıcı makroskopik etkileri de vardır. Sıkıştırılmış ışık fiziksel olarak bir sıkıştırmayı değil de, ışığın özelliklerinden birinin son derece kesin doğrulukla tanımlanışını belirtir; örneğin polarizasyonunun. Normal ışıkla karşılaştırıldığında, bağımsız fotonlardan oluşan lazer ışığı aşırı küçük ama sıfırdan farklı bir polarizasyon belirsizliğine sahiptir. Bu belirsizlik yani “kuantum gürültü” doğrudan fotonların varlığıyla bağlantılıdır. Sıkıştırılmış ışığın ise bu düzeyden çok daha düşük bir belirsizliği vardır. Dolayısıyla, optik haberleşmede sıkıştırılmış ışık, aynı sinyal-gürültü oranı ve aynı ışık gücü ile daha zayıf sinyaller gönderilmesine yardım edebilir. Ayrıca kuantum kriptografi ile iki farklı tarafa gizli şifre dağıtımında kullanılabilir.

Pek çok makroskopik görüngünün büyük ölçekli dolaşıklıktan kaynaklandığı görüşüne uzun süreden beri inanılsa da, şimdiye dek bu bağlantı sadece kuramsal olarak öne sürülmekteydi. Öte yandan, bilgisayar ile yapılmakta olan dolaşık parçacık simülasyonlarında, gerekli bellek ve işlemci süresi dolaşık parçacık sayısı ile üstel olarak arttığından, buna ilişkin yeni özelliklerin anlaşılmasına yardımcı olmuyordu. Çalışmalar bir kaç parçacık ile sınırlı kalıyordu. Tüm bu meselelere rağmen, spin-sıkıştırıcı deneyler çok sayıda dolaşık atomun gözlendiği iddiasına olanak tanıdı. Ancak bunlar makroskopik özellikleri ölçüp dolaşıklık çıkarımı yapmak için kurama başvurduğu için dolaylı iddialardı.

Prof. Mitchell’ın yorumu şöyle: “Kuantum mekaniği beni hep heyecanlandırıyor. Sıkıştırılmış bir durum içinde dolaşık parçacıklar denizi olması gerektiğini söyleyen kuramsal öngörüler ortaya çıktığında çok şaşırdım. Bunu yakından görmek için deney yapmak zorunda olduğumuzu biliyordum.”

Şimdi ilk kez, ICFO bilimcileri bu bağlantıyı doğrudan ve deneysel olarak onaylamayı başardı. Bunu yapmak için, öngörüye göre neredeyse bütünüyle dolaşık fotondan oluşan bir sıkıştırılmış ışık demeti ürettiler. Ardından az sayıda fotonu rastgele çıkardılar ve kuantum durumlarını ölçtüler; özellikle de foton çiftlerinin ortak polarizasyon durumlarını. Pek çok deneysel engeli aştıktan sonra buldukları şu oldu: Kuramsal öngörülere uygun biçimde, birbirine yakın bulunan herhangi iki atom dolaşık durumdaydı. Demetin yoğunluğunu değiştirerek, parçacıkların ancak az sayıda dolaşık partnerleri varken güçlü bir dolaşıklıklarının olabildiği tek eşli dolaşıklığın etkilerini de gözlemlediler.

“Deney korkunç derecede zordu; sıkıştırma ile dolaşık foton algılamayı bir arada kullanmak zorundaydık. Çok sayıda çözülmemiş sorun vardı. Deneyi mümkün kılmak için bir sürü şey icat etmemiz gerekti; süper ince optik filtreler gibi,” diyor Federica Beduini.

Bu araştırmadan elde edilen bulgular, süperiletkenlik, süperakışkanlık, optik haberleşme ve kuantum hesaplamada kubit geliştirilmesi gibi alanlarda çalışılması gereken diğer makroskopik çok cisimli sistemler ve Bose-Einstein yoğuşuk maddesi gibi kuantum gazları için de ümit verici ilerlemeler sunuyor.


Makale Referansı:  Federica A. Beduini, Joanna A. Zielińska, Vito G. Lucivero, Yannick A. de Icaza Astiz, and Morgan W. Mitchell. Macroscopic quantum state analyzed particle by particle. Phys. Rev. Lett., 2015 (accepted) [link]

Kaynak: ICFO-The Institute of Photonic Sciences. “First glimpse inside a macroscopic quantum state.” ScienceDaily. ScienceDaily, 27 March 2015. <www.sciencedaily.com/releases/2015/03/150327091012.htm>.


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