Yakın zamana kadar bilim insanları bir kuantum hologramın yapılabilir olduğunu düşünmüyorlardı. Çünkü onlara göre kuantum hologram fiziğin temel yasalarına göre yasaklıydı.
Ancak Polonya’daki Varşova Üniversitesi’nden inatçı bir araştırma grubu imkansızı başararak ışığın tek bir parçacığının bir hologramını oluşturabildiler. Bu başarıyla bilim insanlarına bu kuantum olguya yeni arayışlar verebilecek kuantum holografide yeni bir çağa girildiği söylenebilir.
Fotoğrafçılığın aksine, holografi cisimlere 3 boyutlu biçimler verecek şekilde onların uzaysal yapısını oluşturmaktır. Bu teknik iki dalga karşılaştığında yeni bir dalga oluşturan klasik girişimin sağladığı avantajı kullanır. Ama klasik girişim fotonlar ile imkansızdır. Çünkü fotonların fazları (yani onların dalgalarına ait bu özellik) sürekli olarak dalgalanmaktadır. Yani Varşovalı fizikçiler fotonların dalga fonksiyonlarının etkileşmeine izin veren kuantum girişimi kullanarak kuantum hologramları elde etmeye çalıştılar. Kuantum fiziğine göre fotonların parçacık ve dalga doğasına sahip olduğu bilinmektedir. Dolayısıyla fotonların dalga fonksiyonları belirli bir durumda parçacık olma olasılığına sahiptir. Bilim insanları bu olasılığa dayanarak fotonları kuantum girişime uğrattılar.
Araştırmacılar, Schrödinger denkleminin çekirdeği ve kuantum mekaniğinin temel bir kavramı olan dalga fonksiyonun, iyi bir fizikçinin ellerinde tıpkı bir heykeltıraşın ellerinde macun gibi olduğunu belirtiyorlar ve ekliyorlar, bu fonksiyon ustaca biçimlendiğinde bir kuantum parçacık sisteminin bir modelini şekillendirmek için kullanılabilir.
Neden fotonlar?
İki foton girişimi deneyinde, ayırt edilebilir foton çiftleri ışık ışınını bölen bir demet ayırıcıya (beam splitter) girdiğinde rastgele davranırlar. Ancak, ayırt edilebilir olmayan fotonlar ise onların davranışlarını etkileyen kuantum girişim olayını sergilerler. Bu çiftler her zaman ya “birlikte” iletilir ya da “birlikte” yansıtılır. Araştırmacılardan Radoslaw Chrapkiewicz yaptıkları deneyin sonrasında, iki foton kuantum girişimin holografideki klasik girişime benzer olarak kullanılıp kullanılmayacağını merak ettiklerini belirtiyor. Böylece hakkında bilgi sahibi oldukları fotonu kullanarak hakkında bilgi sahibi olmadıkları foton hakkında bilgi elde edebilirlerdi. Sonra yaptıkları analizin sürpriz sonuçlar içerdiğini gördüler. İki foton kuantum girişim sergilediğinde, bu girişimin seyri fotonların dalga cephelerinin biçimine bağlı olduğunu buldular. Bu dalga cephesi aynı fazlı tüm bitişik noktalara katılan sanal bir yüzey olarak tanımlanır.
Kuantum mekaniğin anlaşılması
Polonyalı bilim insanları tarafından gerçekleştirilen bu deney kuantum mekaniğinin temel yasalarına dair bizim anlayışımızda çok büyük etkilere sahip gibi görünüyor. Bu deney bilim insanlarına bir fotonon dalga fonskiyonun fazı hakkında değerli bilgiler sağlamaktadır.
Araştırmacılardan bir diğeri Michal Jachura, gerçekleştirdikleri deneyin fotonun dalga fonkisyonunun temel parametrelerinden biri olan fazını doğrudan gözlemek için ilk deneyim olduğunu belirtiyor. Bu da gerçekte dalga fonksiyonunun ne olduğunun anlaşılmasında bizi bir adım daha ileriye götürmüş oldu.
Araştırmacılar daha fazla karmaşık kuantum cisimlerin hologramlarını oluşturmak için bu yöntemin uygulanmasını umut ediyorlar.
Polonyalı araştırmacıların bu çalışmalarına ait veriler Nature Photonics dergisinde “Tek Bir Fotonun Hologramı” başlıklı bir makalede yayınlanmıştır.
Bu haber vesilesi ile YTÜ Holografi Teknolojiler Araştırma ve Eğitim Laboratuvarı’nın Türkiye’nin ilk Holografi temalı kongresi 17-19 Ağustos 2016 tarihleri arasında İstanbul’da gerçekleştireceklerini hatırlatmak isterim. Detaylı bilgi için http://www.ufok9.yildiz.edu.tr/
Son olarak bu haber Business Insider kaynak verilerek yayınlanan Science Alert web sitesi baz alınarak hazırlanmıştır.
Gökhan Atmaca, MSc.
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Manşet, Fabrizio Carbone/EPFL
