Kuantum fiziğini kara delikler olarak bilinen, uzayı büken, madde tüketen iğrençlikler kadar mahveden başka bir şey yoktur. Bir ironiyle yaklaşmak gerekirse “Schrödinger’in yumurtalarını bir bilgi omletine dönüştürmek istiyorsanız, bir olay ufku bulun ve bırakın düşsünler” şeklinde yaklaşılabilir.
Yazarlarımızın bu güzel benzetmeleri sonrasında haberimize devam edersek;
Rice Üniversitesi ve Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi’ndeki teorik fizikçi ve kimyagerlere göre, temel kimya kuantum bilgiyi neredeyse aynı derecede etkili bir şekilde karıştırabilir.
Araştırmacılar, bilinen yarı klasik fizik ile süper iletkenlikteki kuantum etkileri arasındaki boşluğu doldurmak için yarım asır önce geliştirilen matematiksel bir yöntem kullandılar. Reaksiyona giren parçacıkların kırılgan kuantum durumlarının şaşırtıcı bir hız ve verimlilikle bozulduğunu ve bir kara deliğin gücüyle eşleşmeye yaklaştığını keşfettiler.
Rice Üniversitesin den Peter Wolynes’e göre bu keşif, kimyasal fizikte uzun süredir devam eden bir sorunu, yani kuantum bilgisinin moleküllerde ne kadar hızlı karıştırıldığını ele alıyor.
İki molekül tepkimeye girdiğinde, çoğu insan atomların bir bağlantı kurmak ya da koparmak için yalnızca bir kez hareket ettiğine inanır.
Molekülleri oluşturmak için birbirine yapışan atomların standart ‘top ve çubuk’ (ball&stick) modellerinin arkasında, mühendislikten çok kumar matematiğiyle paylaşılan çok daha karmaşık bir evren vardır.
Kuantum ortamında, parçacık kaderleri etkileşime girdikçe olasılık durumları poker şansları gibi yükselip alçalabilir. Süreçteki her dönüş, her yeni elektron ve proton, yeni bir kart çevirir ve bahisleri ince ama önemli şekillerde değiştirir.
Klasik fizikteki ya hep ya hiç süreçlerinin aksine, parçacıklar uygun enerji ölçütlerine bağlı olarak bağlandıklarında ya da sıçradıklarında, kuantum durumları, bariyerlerin ücret ödemeden aşılmasıyla sonuçlanabilecek şansı da içerir.
Tünelleme veya kuantum ihlali, kuantum durumlarının evrimini izlemeyi daha da zorlaştırabilir. Basit bir bahis olarak başlayan şey, giderek anlamlandırmak için sayısız değişkene dayanan kaotik bir karmaşaya dönüştü.
Kuantum kaosunu tanımlayan mikroskobik değişiklikleri parçalamanın bir yolu, zaman dışı düzen korelatörlerini veya başka bir ifade ile OTOC’ları kullanmaktır. İlk olarak 1960’larda süper iletkenliği temsil etmek için tasarlanan OTOC’lar, onlarca yıl sonra bilginin kara deliklerde nasıl hareket ettiğini açıklamak için yeniden ortaya çıktı.
Illinois Urbana-Champaign’den kimyager Martin Gruebele’ye göre, bir OTOC’nin zamanla artma oranı, kuantum sisteminde bilginin ne kadar hızlı karıştırıldığını veya daha fazla rastgele görünen duruma erişildiğini gösterir.
Ekibin tahminlerine göre, tünellemenin, özellikle yeterince düşük bir sıcaklıkta tutulduğunda, reaksiyona girmek için minimum enerji gerektiren sınırlı parçacık grupları içinde gerçekleşmesi muhtemeldir.
Aslında, tünellemenin bu tür seğirmeli reaksiyonlarda meydana gelme olasılığı, kuantum bilgisini pikosaniye altı bir zaman ölçeğinde bozabilir. Bu, kuantum durumlarını donuk bir hamur haline getirmenin gerçek ustaları olan kara deliklerle karşılaştırılabilir.
Şaşırtıcı bir şekilde, aynı etkileşimler hacimli bir çözelti veya bileşenlerden oluşan biyolojik bir çorba gibi daha gerçekçi bir ortamda meydana geldiğinde, karıştırma eğilimi “söndürülür”.
Kuantum kaosunu kimyasal düzeyde haritalamak için uygun araçların geliştirilmesiyle, mühendislerin malzemelere ince ayar yaparak tünellemeyi istenmediği yerlerde azaltabilecekleri veya yeni uygulamalar için yönetebilecekleri öngörülmektedir.
Gruebele, bu fikirlerin, güneş pilleri ve diğer uygulamaların yapımında kullanılan perovskitler gibi yeni yumuşak kuantum malzemelerin çoğunda elektron iletimi gibi çoklu tünelleme adımlarının olduğu süreçlere genişletilmesi için potansiyel olduğuna inanıyor.
Kaynak: sciencealert