16 µg’lık bir klasik atom kümesinin, iyi bilinen bir düşünce deneyinin yeni bir örneği aracılığıyla bir kuantum öğesi gibi davranması sağlanmıştır.
Kediler ve yaygın olarak gözlemlenen diğer nesneler aynı anda birbiriyle uyumsuz iki durumda bulunmazlar. Ancak, kuantum teorisine ve Erwin Schrödinger’in 1935 yılında ortaya attığı bir kedinin aynı anda hem ölü hem de canlı durumda olabileceği hipotezine göre, iki durumun süperpozisyonu makroskopik ölçeklerde bile tespit edilebilir olmalıdır.
Maddenin en küçük ölçeğinde meydana gelen olaylara ilişkin olağanüstü öngörülerine rağmen, büyük cisimlerde kuantum davranışının olmaması, teorinin makroskobik ve mikroskobik ölçekler arasında başarısız olduğunu mu göstermektedir?
Aynı anda klasik olarak iki farklı durumda veya koşulda bulunan bir kuantum durumu, Schrödinger’in düşünce deneyinden sonra kedi durumu olarak bilinir. Makroskopik kedi durumlarının neden hiç görülmediğine dair birçok teori vardır. Belki de makroskopik nesnelerin çevreleriyle ne kadar karmaşık bir şekilde etkileşime girdikleri nedeniyle, hiçbir kuantum durumu kayda değer bir tutarlılık süresi boyunca var olamaz. Bir başka olasılık da bu nesnelerin kuantum durumlarının oluşmasını engelleyen doğal gürültü kaynaklarına sahip olmalarıdır.
Bununla birlikte, Bose-Einstein yoğunlaşmalarında, madde-dalga interferometrelerinde, süper iletken kuantum girişim cihazlarında, tuzaklanmış iyon kuantum bilgisayarlarında ve diğer sistemlerde yapılan çok sayıda araştırma, giderek daha makroskopik Schrödinger kedisi durumları göstermiştir. Şimdi, şimdiye kadarki en büyük gösterilerden birinde, Marius Bild, Matteo Fadel, Yu Yang ve ETH Zürich’teki Hibrit Kuantum Sistemleri Grubu’ndan meslektaşları, Yiwen Chu yönetiminde, 1017 atomdan oluşan mekanik bir rezonatörde bir kedi durumu ürettiler.
Chu ve çalışma arkadaşları, iki safir çip üzerine yerleştirilmiş süper iletken bir kubit ile geleneksel bir akustik dalga rezonatörünü birleştiren bir cihaz yarattı. Piezoelektrik alüminyum nitrürden yapılmış bir kubbe ikisini birbirine bağlıyor ve kubitin elektrik alanını rezonatörün gerilme alanına eşliyor. Cihazın tamamı alüminyum bir hazne içinde duruyor ve fotoğrafta parmak ucunda görülebiliyor. Burada kubit, piezoelektrik kubbenin altındaki hacimde bulunan belirli fonon modlarıyla aynı frekansa sahip olacak şekilde ayarlanabiliyor ve dışarıdan gelen gürültüye karşı korunabiliyor.
Araştırmacılar, kedi durumunu üretmek için rezonatör ve kubiti etkileştirip dolaştırdı. Safirin kristal kafesindeki atomlar, salınımların süperpozisyonunda protonun yarıçapının küçük bir kısmı olan yaklaşık 2.1 × 10−18 m’lik yer değiştirme genlikleriyle zıt yönlerde hareket ediyor.
Her ne kadar 2000 atomdaki kuantum etkilerinin önceki en büyük kanıtından çok daha önemli olsa da, yeni kedi durumunun diğer durumdan çekirdek altı ayrımı tartışmasız makroskopik bir mesafe değildir. Aynı anda hem boyut hem de mesafe olarak makroskopik olan bir kedi durumu oluşturmak oldukça zordur.
İki durum arasındaki hafif çekirdek altı ayrımı, Chu ve meslektaşlarının kubit ve mekanik osilatörü doğru bir şekilde düzenlemek için kullandıkları hibrit teknikle aşılabilir. Daha büyük nesnelerde ve daha uzun zaman ve uzay ölçeklerinde kedi durumları üretebilecek başka deneyler de tasarlanıyor.
Kaynak: pubs.aip.org/physicstoday
