CERN, Z bozonları arasındaki kuantum dolanıklığını doğruladı

CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda yürütülen ATLAS deneyinde, Z bozonu çiftleri arasındaki kuantum dolanıklığı incelendi. Oxford Üniversitesi fizikçilerinin de aralarında bulunduğu uluslararası ekip, İsviçre’nin Cenevre kenti yakınlarındaki tesiste 13 trilyon elektron voltluk çarpışma enerjileriyle elde edilen parçacıkların kuantum özellikleri arasında bağlantı bulunduğunu gösterdi.

YÜKSEK ENERJİ

Physical Review Letters dergisinde yayımlanan bulgular, kuantum dolanıklığının bugüne kadar kaydedilen en yüksek enerji seviyelerindeki doğrulaması olarak sunuldu. Albert Einstein’ın 'uzaktan ürkütücü etki' diye tanımladığı bu olguda, fiziksel olarak birbirinden ayrılan parçacıkların kuantum özellikleri bağlantılı kalıyor.

Çalışmada dolanıklık, Higgs bozonunun bozunmasıyla ortaya çıkan ve çok kısa süre varlığını sürdüren ağır temel parçacıklar üzerinde tespit edildi. Bulgular, kuantum mekaniği kurallarının yüksek enerjili ortamlarda da geçerliliğine ilişkin veri sağlarken derin teknoloji araştırmaları için bilimsel bir zemin oluşturuyor.

BOZUNMA AÇILARI

ATLAS dedektörü, ışık hızının yüzde 99,99’una ulaşan protonların çarpışmasıyla ortaya çıkan Z bozonlarının elektron ve müon çiftlerine ayrışma açılarını inceledi. Parçacıklar neredeyse anında yok olduğu için spin korelasyonları doğrudan değil, bozunma ürünleri üzerinden ölçüldü. Kuantum bilgi biliminden uyarlanan gelişmiş veri analizi teknikleri, bu dolaylı ölçümde kullanıldı.

DOLANIKLIK ÖLÇÜMÜ

Ekip, 2023 yılında bilinen en ağır temel parçacık olan üst kuarklarda gösterilen dolanıklığı bu kez Z bozonu çiftlerinde ortaya koydu. Bozunma ürünlerinin hassas biçimde izlenmesiyle elde edilen veriler, parçacıkların doğrudan gözlemlenemediği karmaşık süreçlerde de kuantum ilişkilerinin matematiksel olarak doğrulanabileceğini gösteriyor.

TEKNOLOJİ POTANSİYELİ

Yüksek enerjili parçacık fiziği ile kuantum hesaplama arasında kurulan bu bağlantının, kuantum bilişim, ultra güvenli iletişim ağları ve yeni nesil sensörler açısından ticari potansiyel taşıdığı değerlendiriliyor. Dolanıklık mekanizması, birden fazla kübitin tek bir işlemde ele alınmasına imkan vererek paralel hesaplama kapasitesini ve kuantum bilgisayarların ticari ölçekte geliştirilmesini destekliyor.

Yüksek Işıtımlı Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (High-Luminosity LHC) projesi kapsamında ATLAS dedektörünün sensör ve piksel altyapılarına yapılan Ar-Ge yatırımları da temel bilim çalışmalarının savunma, finans ve veri güvenliği alanlarında ticari uygulamalara dönüşmesiyle ilişkilendiriliyor.