Çin Bilimler Akademisi’ndeki araştırmacılar, bilginin uzun mesafeler boyunca iletilmesini kolaylaştıran bir kuantum fenomeni olan dolanıklıkla çalışan bir kuantum motoru yarattılar.
Araştırmacılar bu motoru, iki kalsiyum atomunu bir iyon tuzağına yerleştirerek, bunları bir lazerle ışınlayarak ve güç üretmek için termal enerji yerine dolanıklıktaki değişimleri kullanarak geliştirdiler.
Bu kavram, önceki kuantum motorlarının dönüşüm verimliliğini artırmaz; bunun yerine, artan dolanıklığın mekanik verimliliği olumlu yönde etkilediğini gösterir.
“Kuantum” terimi, çağdaş teknolojinin hemen hemen her alanına nüfuz ediyor. Kuantum bilgisayarlara ek olarak, kuantum sabit diskler, kuantum internet ve kuantum motorları da mevcuttur. Bununla birlikte, diğer tüm “kuantum” teknolojilerinde olduğu gibi, bu da geleneksel bir piston/yanma senaryosunu temsil etmez. Bunun yerine, bu motorlar mekanik hareket üretmek için kuantum fiziğinin kendine özgü özelliklerini kullanır.
Çok olgunlaşmamış bir teknoloji olmasına rağmen, kuantum motorları birkaç farklı çeşitte mevcuttur. Geçtiğimiz yıl, Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, fermiyonlar ve Bose-Einstein yoğunlaşmaları arasındaki karmaşık etkileşimleri kullanan bir kuantum motoru yarattılar. Bu, o zamanlar bir basın bülteninde belirtildiği gibi, bir içten yanmalı motorun geleneksel enerji kaynağı olan ısıyı “gazdaki parçacıkların kuantum özellikleri” ile değiştirerek enerji üretti. Bu motorun verimliliği yüzde 25’ti – ilk girişim için övgüye değer, ancak pratik olmaktan uzaktı.
Çin Bilimler Akademisi’nden bilim insanları, farklı bir kuantum fenomeni olan dolanıklığı kullanarak bir kuantum motoru inşa etmek için alternatif bir yol tasarladılar. Dolanıklık, iki parçacığın üst üste geldiği ve aralarındaki mesafe ne olursa olsun bilgilerinin geri dönülemez şekilde birbirine bağlı olduğunu gösteren bir durumu temsil eden “kuantum” kavramına örnektir. Araştırma, temel olarak parçacıkların başlangıçtan oldukça dolaşık durumlara geçişi sırasında gerçekleşen termodinamik bir süreci kullanan bir iyon tuzağı içindeki kalsiyum atomlarını kullandı. Bu çalışmanın sonuçları Physical Review Letters dergisinde yayınlandı.
Makalenin ortak yazarlarından Zhou Fei, devlet destekli medya kuruluşu South China Morning Post’a “araştırmamızın birincil başarısı, dolaşık özellikler gösteren bir kuantum motorunun ilk deneysel uygulamasıdır.” dedi. “Dolaşıklığın bir tür ‘yakıt’ işlevi görebileceği nicel olarak doğrulandı.”
IFLScience, süreci dört zamanlı bir motora benzetiyor. Atomlar başlangıçta kırmızı bir lazer tarafından yayılan fotonları emer. Daha sonra genişler, bir kuantum yüküyle eşleştirilir ve sıkıştırılırlar.
“Çalışma ortamı olarak iki dönen iyonun dolaşık durumlarını seçtik ve titreşim modlarını yük olarak kullandık. Zhou, South China Morning Post’a iyonların lazer frekansı, genliği ve süresinin titizlikle değiştirilmesiyle ilk saf hallerinden oldukça dolaşık hallere dönüştürüldüğünü bildirdi.
Bu yeni yöntem, önceki kuantum motorlarının dönüşüm verimliliğini artırmadı; aksine, araştırma dolaşıklığın kullanılabilir enerji üretebileceğini gösterdi. Bilim insanları, kalsiyum iyonlarını içeren 10.000’den fazla denemeyi inceledi ve artan dolaşıklık seviyelerinin mekanik verimliliği artırdığını keşfetti.
Kuantum bilgisayarlarına benzer şekilde, dolaşıklık tarafından çalıştırılan bu “motorlar” yalnızca mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda çalışır. Ancak, ek araştırmalar bu motorların ve pillerin kapsamlı kuantum bilgisayarlarına ve devrelerine güç sağlamasını sağlayabilir. Sonucu ancak zaman gösterecek.
Kaynak: popularmechanics.com/science/a63012836/quantum-engine-entanglement/
