Uppsala Üniversitesi’nden araştırmacılar, 2022 yılında gerçekleştirdikleri bir çalışmada kuantum sisinin potansiyel bir çözüm olarak ele alınabileceğini ortaya koydu.
Bu araştırmada, Rydberg durumu adı verilen fenomenin dalga benzeri özelliği incelenerek, zamanı ölçmek için belirli bir başlangıç noktasına ihtiyaç duyulmadan yeni bir yöntem geliştirilmiştir.
Rydberg atomları, parçacık dünyasının son derece genişletilmiş örnekleridir. Bu atomlar, hava yerine lazerlerle şişirilen yapılar olup, çekirdekten uzak yörüngelerde devinen yüksek enerjili elektronlar barındırır.
Bazı lazer pompalama işlemlerinin her atomu büyük boyutlara ulaştırması gerekmez; aslında lazerler, elektronları daha yüksek enerji durumlarına çıkarmak için yaygın şekilde kullanılmaktadır.
Belirli uygulamalarda, zaman geçişini izlemek amacıyla bir ikinci lazer daha kullanılabilir. Bu ‘pompa-prob’ teknikleri, örneğin bazı ultra hızlı elektronik sistemlerin hızlarını ölçmek için oldukça faydalıdır.
Rydberg durumuna atom yerleştirmek, mühendisler için dikkat çekici bir yöntemdir; özellikle kuantum bilgisayarlar için yenilikçi bileşenlerin tasarımı söz konusu olduğunda. Fizikçiler, elektronların Rydberg durumuna itildiğinde nasıl davrandıklarına dair önemli veriler elde etmiştir.
Kuantum varlıklar olarak hareketleri, küçük bir abaküs üzerindeki kayar boncuklardan bağımsız, her bir hareketin şans oyunu tadında bir döngü gibi algılanmaktadır.
Rydberg elektron ruletinin arkasındaki matematiksel kurallar toplamı ise Rydberg dalga paketi olarak adlandırılır.
Gerçek dalgalardaki gibi, bir boşlukta birden fazla Rydberg dalga paketinin etkileşime girmesi, ilginç dalgalanma desenleri oluşturur.
Aynı atomik havuzda yeterince Rydberg dalga paketi oluşturulduğunda, bu eşsiz desenler her bir dalga paketinin birbirleriyle evrimleşmesi için gereken farklı zamanları temsil eder.
Deneyin arkasındaki ekip, bu zaman ‘parmak izlerini’ test etmeye koyularak, bu yapıların bir tür kuantum zaman damgası olarak işlev gösterebileceğini kanıtladı.
Araştırmacılar, lazerle uyarılan helyum atomlarının sonuçlarını ölçerek, bulgularını teorik öngörülerle eşleştirmiştir.
“Bir sayaç kullanıyorsanız, sıfırı tanımlamak zorundasınız. Belirli bir noktada saymaya başlamanız gerekir,” diyor çalışmanın lideri, Uppsala Üniversitesi’nden fizikçi Marta Berholts 2022 yılında New Scientist’e yaptığı açıklamada.
“Bunun avantajı, zamanlamayı başlatmaya ihtiyaç duymamanızdır – sadece girişim yapısına bakar ve ‘tamam, 4 nanosaniye geçti’ diyebilirsiniz.”
Gelişen Rydberg dalga paketlerinin rehberliği, ölçümlerin daha belirsiz olduğu ya da elde edilen verilerin uygun olmadığı durumlar için diğer pompa-prob spektroskopisi çeşitleriyle bir arada kullanılarak etkin hale getirilebilir.
En önemlisi, bu parmak izleri zaman için başlangıç ve bitiş noktalarına ihtiyaç duymaz, bu da bilinmeyen bir sprinterin yarışını, belirli hızlarla koşan rakipler arasındaki ölçümle karşılaştırmaya benzer.
Teknisyenler, bir pompa-prob atom örneği arasında karışan Rydberg durumlarının izini sürerek, saniyenin yalnızca 1,7 trilyonda biri kadar kısa olaylar için zaman damgası gözlemleme imkanı bulabilirler.
Gelecek dönemlerde yapılacak kuantum saat deneylerinde, helyum dışındaki atomlar da araştırma konusu olabilir ve zaman damgası rehberi, farklı lazer enerjileri ile daha geniş koşul yelpazesine adapte edilebilir.
Diğer Teknoloji ve Bilim Haberleri için tıklayın
