Kuantum dolaşıklığı ile Dünya’nın dönüşü ölçülüyor.
Walther Grubu tarafından yayınlanan “Kuantum dolanıklık ile Dünya’nın dönüşünün deneysel gözlemi” başlıklı araştırma, Nature Photonics News & Views’te yayınlandı.
Kuantum interferometrelerin ilginç olmasının iki temel nedeni vardır: İlki, kuantum dolanıklığının kullanılması sayesinde standart kuantum limitinin ötesinde süper çözünürlüklü faz ölçümleri mümkündür. İkincisi ise, kuantum interferometrelerin artan hassasiyeti yeni fiziğin keşfine yol açabilecek doğru ölçümlere olanak sağlamasıdır. Bunlar arasında genel görelilik ve kuantum fiziği arasındaki bağlantının incelenmesi, kuantum olaylarının eylemsiz referans çerçevelerinde değerlendirilmesi ve karanlık enerji modellerine sınırlamalar getirilmesi yer alıyor.
Bu çalışmada, Dünya’nın dönüşünü ölçmek için yeterli olan μrad s-1 aralığında bir hassasiyete sahip, (*)N00N durumlarını kullanan geniş bir kuantum-optik fiber interferometrenin tasarımı ve işleyişi sunuluyor. İki fotonlu N00N durumlarını 715 m2’lik bir (**)Sagnac interferometresine enjekte ederek, kuantum girişim yoluyla süper çözünürlük gösterirken Dünya’nın dönüş hızı ölçülebiliyor. İki fotonlu dolaşık durum, Dünya’nın dönüşünden elde edilen bir Sagnac fazını iki (***)amplifikasyon faktörü ile doğrulanmasını sağlıyor.
Foton çiftleri ya da ışık parçacıkları, bilim insanları tarafından bir kuantum interferometresi aracılığıyla iletildi. Fotonlar, optik fiber döngüler etrafında saat yönünde ya da saat yönünün tersine hareket edebiliyordu. İki parçacığın durumlarını birbirine bağlayan bir tür kuantum korelasyonu olarak fotonlar birbirlerine dolaşıktı. Böylece iki foton dolanıklık nedeniyle aynı yolu izledi. Belli bir yönü ya da diğerini seçmek yerine, ikisi de süperpozisyon olarak bilinen garip bir durumu sergiledi.
Dünya’nın dönüşü nedeniyle iki farklı yol, farklı seyahat mesafelerine denk geliyordu. Bunun sonucunda, fotonların üst üste binen iki bileşeninin labirentten çıktığında senkronize olmamasına ve kuantum girişimine neden oldu. Bu girişim ile Dünya’nın bilinen dönüş hızı ile örtüşen bir hız değeri elde edildi. Çalışma, 14 Haziran’da Science Advances dergisinde yayınlandı.
İlgili çalışma hakkında daha detaylı bilgi için: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado0215
(*) N00N durumu, kuantum optikte fotonların girişim yoluyla maksimum faz duyarlılığına sahip olduğu bir kuantum durumu ifade eder. Bu durum, genellikle dolanık foton çiftleri veya daha fazla sayıda foton kullanarak oluşturulur.
(**) Sagnac interferometresi, bir ışık demetinin dönen bir sistem üzerindeki faz kaymasını ölçmek için kullanılan bir cihazdır. Bu interferometrede, ışık kaynağından gelen ışık iki kola ayrılır ve sistemin rotasyon yönüne göre iki karşıt yönde hareket eder. Işık kolları tekrar birleştiğinde, dönen referans çerçevesi nedeniyle bir faz farkı oluşur. Bu faz farkı, dönme hızının hassas bir şekilde ölçülmesini sağlar. Sagnac interferometresi genellikle jiroskoplarda ve dönme hareketlerini inceleyen deneylerde kullanılır.
(***) Amplifikasyon faktörü, bir sistemin sinyalini veya etkinliğini ne kadar güçlendirdiğini belirten bir ölçüdür.
Haberin Kaynakları:
- walther.quantum.at/detailview-news/news/our-research-was-featured-in-news-views-by-nature-photonics/
- science.org/doi/10.1126/sciadv.ado0215
- sciencenews.org/article/earth-rotation-quantum-entanglement
Haberi Derleyen: Yaren Doruk
