Kuantum bilgisayarları için kritik eşik aşıldı: Dolanıklık ölçüldü

Kuantum bilgisayarları ve ultra güvenli iletişim ağlarının geliştirilmesinde en büyük engellerden biri olan ‘kuantum dolanıklığını’ tespit etme sorunu aşıldı. Araştırmacılar, katı maddelerin içindeki dolanıklığı doğrudan ölçebilen yeni bir teknik geliştirdi.

Teknoloji dünyasının trilyonlarca dolarlık bir pazar potansiyeline sahip kuantum teknolojileri alanındaki en kritik bilinmezlerinden biri çözüldü. Bugüne kadar bilim insanları, sıradan malzemelerin içinde kuantum bağlantıları olup olmadığını yalnızca teorik modeller üzerinden tahmin edebiliyordu. Ancak yeni geliştirilen bir teknikle, tahminlere veya kusursuz laboratuvar şartlarına ihtiyaç duymadan, gerçek dünyadaki katı maddelerin ‘dolanıklık’ seviyeleri doğrudan ölçülebilir hale geldi.KUSURLU MALZEMELERDE BİLE YÜZDE 100 BAŞARI Bu keşfin ticari ve endüstriyel açıdan en büyük önemi, geliştirilen tekniğin malzemenin mükemmel bir teorik modele sahip olmadığı durumlarda ve hatta numunenin saf olmadığı ‘gerçek dünya’ koşullarında bile çalışabilmesi. New Mexico'daki Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda yoğun madde fizikçisi olan Allen Scheie, bu durumu "Bunun yüzde 100 işe yaradığını gördük" sözleriyle özetliyor.Bu başarı, daha verimli ve güvenilir kuantum cihazları –özellikle kuantum bilgisayarları ve hacklenemez kuantum iletişim ağları– tasarlamak isteyen teknoloji devleri için paha biçilemez bir veri kaynağı sunuyor.1950'LERİN TEKNOLOJİSİ İLE ‘KUANTUM FİSHER BİLGİSİ’ BİRLEŞTİ Bilim insanlarının karşılaştığı temel sorun, mevcut geleneksel yöntemlerin (örneğin Bell testleri) yalnızca birkaç parçacık arasındaki etkileşimi ölçebilmesi, ancak bir katı maddenin içindeki trilyonlarca etkileşimli parçacıkla başa çıkamamasıydı.Araştırma ekibi bu darboğazı, 1950'lerden bu yana kullanılan ‘nötron saçılımı’ tekniğini modern bir matematiksel konsept olan ‘Kuantum Fisher Bilgisi’ (QFI) ile birleştirerek aştı. Süreç özetle şu şekilde işliyor:Malzemeye nötronlar gönderiliyor.Nötronların malzemeden nasıl sektiği gözlemleniyor.Bu sekmeler (saçılan nötronlar), QFI adlı bir ‘dolanıklık ölçer’ algoritmasıyla analiz ediliyor.QFI, her parçacığı tek tek izlemek yerine, gözlemlenen sinyalin ortaya çıkması için kaç parçacığın dolanık olması gerektiğini hesaplıyor. Potasyum, bakır ve florinden oluşan bir kristal üzerinde yapılan testler, deneysel verilerin teorik tahminlerle ‘dikkat çekici derecede yakın bir uyum’ içinde olduğunu gösterdi.SONRAKİ HEDEF: KUANTUM FAZ GEÇİŞLERİ Missouri Üniversitesi'nde yardımcı doçent olan araştırmacı Pontus Laurell, bu çalışmanın daha önce teorik bir fikir olan QFI'yi kullanışlı bir laboratuvar aracına dönüştürdüğünü belirtiyor.Araştırmacıların bir sonraki hedefi ise ‘kuantum faz geçişleri’ adı verilen, bir malzemenin aniden durumunu değiştirdiği kritik eşikleri incelemek. Suyun buza dönüşmesine benzeyen ancak kuantum etkileriyle yönlendirilen bu anlarda, dolanıklığın dramatik bir şekilde arttığı öngörülüyor. Bu aşamanın da başarıyla ölçümlenmesi, endüstriyel malzeme biliminde yepyeni bir çağın kapılarını aralayabilir.