Nobel Fizik Ödülü Salı günü üç bilim insanına, klasik dünyamızdaki bir elektrik devresinde kuantum alanında tuhaf bir bariyere meydan okuyan fenomenin gözlemlenebileceğini keşfettiği için verildi.
Kuantum tünelleme adı verilen bir etki içeren keşif, Google ve IBM tarafından şimdi kullanılan teknolojinin temellerini, geleceğin kuantum bilgisayarlarını oluşturmayı amaçlayan temelleri attı.
İşte İngiltere’den John Clarke, Fransız Michel Devoret ve Amerikan John Martinis’in Nobel ödüllü çalışmaları hakkında bilmeniz gerekenler.
Kuantum dünyası nedir?
Çevrenizde görebileceğiniz her şeyi içeren klasik veya “makroskopik” dünyada, her şey geleneksel fiziğin güvenilir kurallarına göre davranır.
Ancak işler son derece küçüldüğünde, bir atom ölçeğinde, bu yasalar artık geçerli değildir. İşte o zaman kuantum mekaniği devralır.
Kuantum dünyasının sadece bir tuhaflığına, bir parçacığın aynı anda birden fazla yerde var olabileceği süperpozisyon denir – en azından gözlemlenene kadar.
Bununla birlikte, bilim adamları, bu “mikroskobik” dünyada kuantum mekaniğini doğrudan gözlemlemek için mücadele ettiler – bu da bir şekilde bir mikroskop yoluyla görülemez.
Kuantum tünelleme nedir?
Kuantum tünelleme, fizikçilerin ilk olarak neredeyse bir asır önce teorileştirdikleri garip bir etkidir.
Bir dağa tırmanmaya çalışan bir adam hayal edin, King’s College London’da kuantum fizikçi Eleanor Crane AFP’ye verdiği demeçte.
Klasik dünyada, tırmanıcı çok yorgunsa, diğer tarafa gitmeyecektir.
Ancak kuantum dünyasında bir parçacık zayıfsa, hala “dağın diğer tarafında bulma olasılığı” var, dedi Crane.
Parçacık süperpozisyonda olduğu için, dağın her iki tarafında da aynı anda olabilirdi. Ancak, örneğin, parçacığın bir resmini çekerseniz, o zaman bir taraf seçmek zorunda kalır.
Nobel kazananlar ne yaptı?
1980’lerin ortalarında, Clarke, DeVeT ve Martinis çok küçük-ancak kuantum düzeyinde değil-elektrik devresi inşa ettiler.
Elektriksel dirençleri olmaları için mümkün olan en düşük sıcaklığa soğutulmuş iki süperiletkenle kurdular.
Daha sonra iki süperiletleyiciyi ince bir malzeme tabakası ile ayırdılar.
Bu normal bir elektrik devresini kırar, ancak kuantum tünelleme sayesinde diğer tarafta bazı elektronlar görünebilir.
Bu neden önemli?
2022 Fizik Nobel Ödülü sahibi Fransız fizikçi Alain Enspection, AFP’ye, alandaki olağanüstü bir sorunun makroskopik dünyamızdaki bir nesnenin “kuantum bir şekilde davranıp davranamayacağını” söyledi.
Yeni Nobel Ödülleri, bu “biraz büyük nesne – ölçeğimizde büyük olmasa da” üzerindeki kuantum etkilerini göstererek, bu soruyu yankılanan bir evet ile cevapladı.
Bilim adamları artık bu kuantum etkisini normal bir mikroskop kullanarak gözlemleyebilir ve bu garip dünyanın yeni bir görünümünü sunabilirler.
Kuantum hesaplama ne olacak?
Keşfin en büyük teknolojik mirası, süper iletken kuantum bitlerinin geliştirilmesi için zemin hazırlaması olabilir.
Klasik bilgisayarlarda çalışanlar ve sıfırlar, kuantum bitleri veya kubitlerde bitlere sahipken, aynı anda iki eyalette var olabilir.
Bu, onlara bir dizi atılım yapma konusunda büyük bir potansiyel sunar – ancak henüz yutturmaca tam olarak yaşamamışlar.
Crane, kuantum bilgisayarların önümüzdeki beş ila 10 yıl içinde “toplumun seyrini değiştirecek” yeterince güçlü olabileceğini tahmin etti.
Johns Hopkins Üniversitesi AFP’ye verdiği demeçte, yeni Nobel Laureates “birçok şirketin şu anda milyonlarca dolar yatırım yaptığı birçok teknolojinin temelini oluşturdu.”
Bununla birlikte, nötr atomlar ve iyon tuzakları da dahil olmak üzere bir kuantum bilgisayar inşa etme yarışında diğer önde gelen teknikler vardır.
Nobel kazanan çalışma, “bu tür devrelere dayanan elektromanyetik alanları ve manyetik alanları ölçmek için son derece hassas yöntemlere” katkıda bulundu.
