Maddenin Garip Yeni Bir Hali ve İki Boyutlu Atomlar

Maddenin Garip Yeni Bir Hali ve Iki Boyutlu Atomlar
Maddenin Garip Yeni Bir Hali ve Iki Boyutlu Atomlar - Bir sanatçının aynı anda hem katı hem de sıvı olan süper katı izlenimi. (İmaj kredisi: IQOQI Innsbruck/Harald Ritsch)

Son araştırmalarda, bilim insanları atomların aynı anda iki tür zaman göstermesini sağlamayı başardılar. İddia edilen olgu bizleri zaman bilgisinden uzaklaştırmasa da, madde iki farklı zaman modunda davranışlar sergileyerek kendisine benzersiz özellikler kazandırıyor. Konuyu şimdi biraz detaylarına girerek açıklamaya çalışalım.

Araştırmacıların iddialarına göre bu garip çift zamanlı fenomen, maddenin yeni bir evresini oluşturabilir.
Birkaç Amerikan Kolejinden araştırmacılar ve Honeywell’in bir kuantum bilgisayar şirketi olan Quantenuum tarafından ortaklaşa yazılan en son çalışma, geçen ayın sonunda Nature dergisinde yayınlandı. İterbiyum atomları ve lazerler deney ekipmanını oluşturdular.

İterbium adı verilen metalik bir malzeme, elektronlarının düzenlenme şekli nedeniyle dalga spektrumunun belirli bir bölgesindeki lazer tedavilerine yanıt vermek için alışılmadık derecede uygundur.

İterbiyum Nedir?

İterbiyum, sembolü Yb olan ve atom numarası 70 olan kimyasal bir elementtir. Lantanit serisindeki on dördüncü ve sondan bir önceki element olup, +2 oksidasyon durumunun göreli kararlılığının temelidir. Bununla birlikte, diğer lantanitler gibi, oksit, halojenürler ve diğer bileşiklerde olduğu gibi en yaygın oksidasyon durumu +3’tür. Sulu çözeltide, diğer geç lantanitlerin bileşikleri gibi, çözünür iterbiyum bileşikleri, dokuz su molekülü ile kompleksler oluşturur. Kapalı kabuklu elektron konfigürasyonu nedeniyle yoğunluğu ve erime ve kaynama noktaları diğer lantanitlerin çoğundan önemli ölçüde farklıdır.

Araştırmacılar ilk önce yeni “dinamik topolojik fazı” başlatmak için küçük bir mıknatıs işlevi gören bir elektrik iyon alanı kullanarak iterbiyum atomlarını yerinde tuttular ardından da iterbiyumu aşırı soğutmak için onları uygun dalga boyunda lazer bombardımanına maruz bıraktılar.

Broomfield, Colorado’da bulunan on iterbiyum atomu, Quantenuum‘un belirli bir kuantum bilgisayarı oluşturmak için araştırdığı paylaşılan bir sistemde kullanılıyor. Hesaplama, yukarıda bahsedilen elektrik alanları ile birbirine bağlanan bu on atom tarafından gerçekleştirilir.

Bir dizi atom dolanık olabilir, bu da on farklı parçadan oluşmasına rağmen ayrılmaz bir şekilde birbirine bağlı oldukları ve tek bir birim gibi davrandıkları anlamına gelir. Bunun içindeki bireysel atomlar, çeşitli bilgi türlerini yansıtacak şekilde ayarlanabilir.

Sayıları yazma şeklimizi düşünün. İkili sistemde en yüksek on basamaklı sayı 111111111’dir ve toplamda 1.023’tür. Ancak, standart sayı hesaplama sistemimiz olan 10 tabanında on basamak yazarsanız, 9,999,999,999’a ulaşabilirsiniz. Her basamağın (0, 1) aralığından çevirebileceği aralığı genişletmek, bunu (0, 1, . . . . . 8, 9) yapmanıza olanak tanır.

On atomun her birinin teorik olarak kadranın herhangi bir yerine yerleştirilebildiği bir sisteme ne dersiniz?

Kulağa inanılmaz geliyor, yani yanılmıyorsun! Dünyanın her yerinden araştırmacıların ve iş spekülatörlerinin kuantum hesaplama alanındaki gelişmeleri hevesle beklemelerinin birkaç nedeni var.

Henüz onları kuantum durumunda uzun süre tutacak harika bir tekniğimiz olmadığı için, kuantum bilgisayarda kullanılan atomlar -kuantum bitleri veya kübitler olarak bilinirler- son derece kırılgandır.

Bu, kuantum fiziğindeki bir parçacığın kuantum durumunun değişmesine ve hatta yok olmasına neden olabileceğini belirten gözlemci ilkesinden kaynaklanmaktadır.

Bu örnekte bu, her parçacığı ortak dolanıklık yükünden kurtarmayı gerektirir. Daha da kötüsü, “gözlemci” kuantum bilgisayarı çevreleyen karmaşık kuvvetler, parçacıklar ve hava ağında meydana gelen herhangi bir şey olabilir.

Yeni teste geri dönelim. 10 atomun daha kararlı olması gerekir çünkü bunlar dolanık haldeyken kırılgandır.

Bu gruptan üç araştırmacı geliyor. 2018 yılında iterbiyum atomlarının iki farklı zaman akışında aynı anda var olmasının öğretilebileceği önerildi.

Fibonacci dizisi bir ilham kaynağı olarak hizmet etti. Sıfır ile başlayan ve her sayının kendisinden önceki iki sayının toplamına eşit olduğu basit bir özelliğe sahip bir tamsayı dizisidir. Sıra 0, 1, 1, 2, 3, 5 vb. ile başlar.

Fibonacci dizisini anımsatan bir modelde, darbelerin tekrarının önceki darbelerden parçalar ekleyerek büyüdüğü bir modelde, araştırmacılar atomları darbelemek için lazerleri dönüşümlü olarak açıp kapattılar. Ama en önemlisi, hiçbir parça tamamen tekrar etmez.

Bu şekilde atımları değiştirerek, gerçek bir kristal kadar düzenli veya tekrarlamayan ancak aynı özelliklerin çoğunu paylaşan bir desen olan yarı kristal ürettiler.

Bir (x, y) çizgi grafiğine benzeyen Fibonacci dizisindeki darbe modelinin “büyüklüğü” ile alternatif bir darbe kavramının birleştirilmesiyle, yarı kristal iki boyutta karşımıza çıkmaktadır.

Bu iki boyutun her biri, zamanın uzayda nasıl hareket ettiğine dair kendi yorumuna sahiptir.

Ayrıca, her ikisi de düzleştirilir ve sürekli açık ve kapalı olan tek bir lazerin tek boyutuna dahil edilir.

Başlangıçta onu tasarladıktan dört yıl sonra, araştırmacılar şimdi ikinci, hayali bir zaman boyutunun ekstra “desteğine” sahip olmanın kuantum bilgisayarı çok daha kararlı hale getirdiğini kanıtladılar.

Bunun nedeni, bu sistemin lazerlerin ritmik darbesiyle ortaya çıkan bir mod yerine iki zaman simetri moduna sahip olmasıdır. Bir gırtlak şarkıcısı gibi aynı anda iki ayrı kalıpta “rezonansa girer”.

Deneyin bulgularının ortaya çıkardığı sonuçlara göre kuantum bilgisayar, bu tür bir test için uzun olan geleneksel, tek modlu lazer patlamalarına yanıt olarak kuantum durumunu 1,5 saniye boyunca korudu.

Bununla birlikte, araştırmacılar kuantum hesaplamada bir sonsuzluk olan Fibonacci’den ilham alan yarı kristal darbeleri etkinleştirdikten sonra cihaz 5.5 saniye boyunca kuantum durumunda kaldı.

Quantenuum ve araştırmacıları keşiften heyecan duysalar da, yapılacak çok iş var. Bu teknolojiyi gerçekten herhangi bir hesaplama yapan bir kuantum hesaplama cihazıyla birleştirmek için bir yöntem bulmak, sonraki görevleri olacaktır. Sistemin kübitleri, gözlemci etkisine duyarlı olsa da, sistemin daha fazla kararlılıkla destekleneceği umulmaktadır.

Kaynak: popularmechanics

 

Benzer Reklamlar

İlk yorum yapan olun

Yorumunuz