Fizikçiler, kuantum teknolojisinde çığır açabilecek bir gelişmeye imza atarak, alışılmadık derecede 'sıcak' sıcaklıklarda bir Schrödinger'in kedisi durumu yaratmayı başardı. Bu başarının, gelecekte pratik kuantum bilgisayarların geliştirilmesi yolunda önemli bir adım olabileceği düşünülüyor.
Schrödinger'in kedisi durumları, kuantum nesnelerin aynı anda iki farklı kuantum durumunda var olabildiği tuhaf bir olguyu tanımlar. İsmini, Erwin Schrödinger'in hem canlı hem de ölü bir kediyi hayal ettiği meşhur düşünce deneyinden alır.
Ancak bu tür kuantum durumlarını elde etmek için genellikle kuantum nesnelerin mutlak sıfıra (-273.15 santigrat derece) çok yakın sıcaklıklara, yani 'temel durumlarına' kadar soğutulması gerekir.
Fakat yeni bir çalışmada bilim insanları, kuantum süperpozisyon durumunun (aynı anda birden fazla durumda olma hali) eskiye nazaran çok daha sıcak koşullarda da elde edilebileceğini gösterdi. Araştırmacılar, bulgularını saygın bir bilim dergisinde yayınladılar.
Çalışmayı yürüten ekipten bir fizikçi, "Schrödinger de düşünce deneyinde canlı, yani 'sıcak' bir kedi varsaymıştı. Biz de bu kuantum etkilerinin, ille de 'soğuk' temel durumdan başlamadığımızda da üretilip üretilemeyeceğini merak ettik," şeklinde durumu özetliyor.
Schrödinger'in düşünce deneyinde, kuantum dünyasının tuhaf kuralları, tamamen rastgele bir kuantum süreci olan radyoaktif bozunma ile kontrol edilen bir zehir şişesiyle birlikte opak bir kutuya yerleştirilen bir kedi üzerinden anlatılır. Schrödinger'e göre, kutu açılıp kedi gözlemlenene kadar, kuantum mekaniği kuralları gereği talihsiz kedinin aynı anda hem ölü hem de canlı olduğu bir süperpozisyon durumunda var olması gerekir.
Kuantum etkileri genellikle daha büyük ölçeklerde 'eşevresizleşme' (decoherence) yaşayıp kaybolduğundan, Schrödinger'in benzetmesi aslında bizim dünyamız ile çok küçüklerin dünyası arasındaki temel farkları göstermeyi amaçlıyordu.
Genellikle bu tür kuantum durumları yalnızca aşırı düşük sıcaklıklarda elde edilebilir. Bu da kuantum bilgisayarların içindeki kübitlerin (kuantum bitleri) bilgilerini kaybetmemeleri ve eşevresizleşmemeleri için aşırı soğuk kriyostatlarda tutulmasını gerektirir.
Ancak kuantum alemi ile bizim dünyamız arasında kesin bir sınır bulunmuyor ve fizikçiler geçmişte daha büyük nesneleri de tuhaf kuantum davranışları sergilemeye ikna etmede başarı göstermişlerdi.
Bu doğrultuda, yeni araştırmanın arkasındaki fizikçiler, bir mikrodalga rezonatörünün içine bir kübit yerleştirdi. Dikkatli ayarlamalar sonucunda, kübiti 1.8 Kelvin (eksi 271.35 santigrat derece) sıcaklıkta bir süperpozisyon durumuna sokmayı başardılar. Bu hala çok soğuk bir sıcaklık olsa da, ortamın temel durum sıcaklığından 60 kat daha sıcak.
Araştırma ekibinden bir doktora öğrencisi, "Sonuçlarımızı ilk anlattığımızda birçok meslektaşımız şaşırdı, çünkü genellikle sıcaklığın kuantum etkilerini yok eden bir şey olduğunu düşünürüz. Ölçümlerimiz, kuantum girişiminin yüksek sıcaklıklarda bile devam edebileceğini doğruluyor," dedi.
Bu bulguların hemen pratik bir etki yaratması beklenmese de, bilim insanlarının bu başarısı, özellikle süperpozisyonun elde edilebildiği sıcaklıkları daha da artırabilirlerse, bir gün kuantum bilgisayarlarını aşırı soğuk ortamlarda saklama zorunluluğundan kurtarabilir.
Araştırmacılardan biri, "Çalışmamız, kuantum fenomenlerini daha az ideal, daha sıcak ortamlarda bile gözlemlemenin ve kullanmanın mümkün olduğunu ortaya koyuyor. Eğer bir sistemde gerekli etkileşimleri yaratabilirsek, sıcaklık nihayetinde o kadar da önemli olmayabilir," diye ekliyor.
