İmkansız sanılıyordu! Santimetrelik kristalde kuantum dolanıklığı görüldü

Viyana Teknik Üniversitesi'nden (TU Wien) bilim insanları, katı hal fiziği ve kuantum bilgi teorisi arasında ezber bozan bir keşfe imza attı. TU Wien'de görevli araştırma ekibi, bir santimetre boyutundaki garip metal kristalinde yüksek derecede kuantum dolanıklık olduğunu tespit etti. Bu başarı, kuantum Fisher bilgisi adı verilen gelişmiş bir yöntem sayesinde mümkün oldu. Elde edilen sonuçlar, makroskopik ölçekteki bir malzemenin, kuantum dünyasının en temel ve gizemli özelliklerinden birini sergileyebileceğini gösterdi. Çalışma, Nature Physics dergisinde yayımlandı ve bilim dünyasında büyük yankı uyandırdı.

Prof. Bühler-Paschen: 'Dolanıklık karınca kolonisi gibi toplu hareketi gösteriyor'

Çalışmanın başında yer alan TU Wien Katı Hal Fiziği Enstitüsü'nden Prof. Silke Bühler-Paschen, elde edilen bulguların, kuantum teorisinin sıradışı yönlerinin büyük ve karmaşık sistemlerde de geçerli olabileceğini ortaya koyduğunu belirtti. Prof. Bühler-Paschen, "Bizim yaklaşımımız, kristalin bir bütün olarak iki farklı durumda süperpozisyonda bulunmasını sağlamak değil. Asıl amacımız, kristali oluşturan parçacıkların topluca kuantum dolanıklık durumunda olup olmadığını sorgulamak," dedi. Bu yaklaşım, Schrödinger'in kedisi düşünce deneyinden ziyade, bir karınca yuvasının toplu hareketine benzetildi. Yani, kristal yapıda herhangi bir dış etki olduğunda, sadece tek bir parçacık değil, tüm sistemin bir bütün olarak yanıt verdiği gözlemlendi. Bu bulgu, kuantum dolanıklığın karmaşık ve büyük sistemlerde de belirgin biçimde ortaya çıkabileceğini gösteriyor.

Kuantum Fisher bilgisi ile garip metalde yeni bir dönem başladı

Deneyde, kuantum dolanıklık seviyesini ölçmek için kuantum Fisher bilgisi kullanıldı. Bu yöntem, bir kuantum sisteminin dışsal bir değişikliğe ne kadar hassas tepki verdiğini sayısal olarak ortaya koyuyor. Prof. Bühler-Paschen, "Bağımsız parçacıklar söz konusu olduğunda, sistemin tepkisi sınırlı kalır. Ancak parçacıklar kuantum dolanık olduğunda, bütün sistem çok daha güçlü bir yanıt verebilir," diyerek kuantum dolanıklığın önemine dikkat çekti. TU Wien ekibi, ceriyum, paladyum ve silikondan oluşan özel bir garip metal kristali üretti. Grenoble'daki ILL laboratuvarında, doktora öğrencisi Federico Mazza kristali nötronlarla bombaladı ve sistemin tepkisini ayrıntılı olarak ölçtü. Elde edilen veriler, klasik açıklamalarla uyumsuz bir şekilde, en az dokuz parçacıktan oluşan bir kuantum dolanık topluluğun birlikte hareket ettiğini ortaya koydu. Bu, makroskopik bir nesnede çok parçalı kuantum dolanıklığın doğrudan gözlemlendiği ilk örneklerden biri olarak kayıtlara geçti.

Garip metallerin sıradışı davranışı yeni açıklamalar kazanıyor

Garip metaller, son yıllarda bilim dünyasında yoğun ilgi gören ve yüksek sıcaklık süper iletkenliği gibi alışılmadık özellikler sergileyen malzeme sınıfları arasında yer alıyor. TU Wien ve ABD'deki Rice Üniversitesi'nin daha önce yaptığı bir işbirliğinde, bu tür malzemelerde elektrik akımının beklenenden çok daha sessiz ve düşük gürültülü aktığı tespit edildi. Şimdi ise kuantum dolanıklığın varlığı, bu sessizliğin ardındaki olası nedeni açıklıyor. Parçacıklar tek başına hareket etmek yerine, kuantum dolanıklık sayesinde birlikte ve koordine bir şekilde davranarak akım dalgalanmalarını bastırıyor. Çalışmanın baş teorisyeni, Würzburg Üniversitesi'nden Fakher Assaad, "Burada gözlemlediğimiz şey, belirli bir malzemenin özelliği değil, genel bir fiziksel ilke. Güçlü dolanıklığın, garip metallerin alışılmadık davranışlarıyla doğrudan bağlantılı olduğu anlaşılıyor," açıklamasında bulundu. Bu tespit, garip metallerin kuantum teknolojilerinde gelecekte önemli rol oynayabileceğine işaret ediyor.