Kuantum dolanıklık modern fiziğin en temel teorisi olan kuantum mekaniği tarafından öngörülen en garip olgulardan biridir. Kuantum dolanıklık iki parçacığın aslında dolanık olan iki parçacığın ayrılmaz bir şekilde birbirine bağlı olduklarını söyler. Daha açık ifadeyle, bu parçacıklardan biri aralarındaki uzaklık ne olursa olsun diğerini etkilemektedir.
Yüzyıl kadar önce, kuantum dolanıklık yoğun bir teorik tartışmanın merkezinde kalan bir konu olmuştu. Albert Einstein “uzaktan hayaletimsi etki” sözü ile bu tartışmanın neresinde olduğunu göstermişti. Ancak günümüzde kuantum dolanık doğanın bir parçası olarak kabul edilmektedir. Teoriden ziyade 30-40 yıl öncesinde deneysel olarak doğrulanan bir gerçek olarak karşımızda. Hatta kuantum bilgisayarları, kuantum haberleşme ağları ve yüksek hassasiyetli kuantum sensörleri içeren geleceğin teknolojilerin de temelini oluşturuyor.
Ancak parçacıklar arasında dolanıklığı üretmek oldukça yüksek düzenli bir durumda olmalarını gerektiriyor. Bu da ısı ve enerjinin diğer formları arasındaki etkileşmeyi yöneten süreç olan termodinamik tarafından pek rağbet edilen bir durum değildir. Yani çok sayıda parçacık arasında makroskobik ölçekte dolanıklığı gerçekleştirmenin önünce zorlu bir engel vardır.
Makroskobik dünya bizim için oldukça düzenli görünse de atomik ölçek tamamen düzensizdir. Termodinamik yasaları da genellikle makroskobik cisimlerde kuantum dolanıklığı gözlemlememizi engellemektedir.
Aslında daha önce bilim insanları bu termodinamik yasalarının oluşturduğu termodinamik engeli aşmayı başarmışlardı. Katılarda ve sıvılarda yani çok sayıda atomun olduğu bu yapılarda makroskobik dolanıklığı elde etmek için -270 santigrat derece gibi ultradüşük sıcaklıklara gitmek ve büyük manyetik alanlar uygulamak ya da kimyasal reaksiyonlar kullanmak yeterli olmuştu. Science Advances dergisinin 20 Kasım 2015 sayısında Chicago Üniversitesi’nin Moleküler Mühendislik Enstitüsü’nden araştırmacıların yayınladıkları bir makaleye göre makroskobik kuantum dolanıklık oda sıcaklığında hem de küçük manyetik alanlarda üretilebilir.
Bu araştırmada, araştırmacılar elektronların ve çekirdeğin binlerce manyetik durumunu düzenlemek için kızılötesi laser ışığını kullandılar. Sonra geleneksel manyetik rezonans görüntülemede (MRI) olduğu gibi elektromanyetik atımlar onları dolanık yapmak için kullanıldı. Bu süreç silisyum karbür (SiC) yarıiletkenin makroskobik 40 mikrometre küplük hacminde elektron ve çekirdek çiftlerini dolanık hâle getirdi.
Uzun vadede, bu araştırmanın sonuçlarından faydalanılarak aynı SiC çip üzerindeki dolanık durumlardan çok uzaklardaki bir SiC çipteki dolanık durumların etkileşmesi mümkün olabilir. Böylece uzak mesafeli dolanık durumlar sayesinde küresel konumlama uyduları senkronize edilebilir ya da haberleşme bilgileri casuslara karşı şifreleme sağlanarak korunabilir.
Gökhan Atmaca, Bilim Uzmanı (MSc.)
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Kaynak:
Physorg
Görsel, University of Chicago
