Uluslararası bir bilim insanları ekibi, daha önce çoklu evrende yaşıyor olabileceğimizi öne süren Google’ın 58-kübitlik yapay zeka çipi Willow’u kullanarak, kuantum işlemcide daha önce hiç görülmemiş egzotik bir madde fazını gözlemledi. Almanya’daki Münih Teknik Üniversitesi (TUM), New Jersey’deki Princeton Üniversitesi ve Google Quantum AI araştırmacıları, ilk kez Floquet’in topolojik olarak düzenli bir durumunu tespit etti.
DENGE DIŞI DÜZEN
Söz konusu durum, zaman-periyodik bir Hamiltonyen tarafından yönlendirilen sistemlerde ortaya çıkan denge dışı bir kuantum haline işaret ediyor. Bu tip sistemlerde yönetici kurallar zamanla değişiyor ancak tekrarlayan, öngörülebilir bir döngü izliyor. Yıllardır teorik olarak öne sürülen bu egzotik faz, şimdiye dek hiçbir deneyde doğrudan görülmemişti. TUM’a göre bulgu, kuantum madde çalışmalarında önemli bir ilerleme anlamına geliyor.
YENİ FAZLARIN HARİTASI
Maddenin fazları; suyun sıvı, buz veya buhar hallerinde olduğu gibi temel haller olarak düşünülür ve genelde denge koşullarında tanımlanır. Ancak bazı halleri yalnızca sistem dengeden çıktığında ortaya çıkar. Ekip, kuantum bilgisayarlarının bu sıra dışı durumları ortaya çıkarmak ve incelemek için benzersiz şekilde uygun olduğunu gösterdi. Geleneksel fazların aksine, denge dışı kuantum fazları dinamik ve zamanla değişen özelliklerle tanımlanır; klasik denge termodinamiği bu davranışı yakalamakta yetersiz kalır.
RİTMİK SÜRÜŞ ETKİSİ
Floquet sistemleri, düzenli bir zaman örüntüsüyle sürülen kuantum sistemleridir. Bu ritmik sürüş, dengede erişilemeyen yeni düzen biçimlerini tetikleyebilir ve maddenin klasik hallerinde gözlenmeyen fenomenleri ortaya çıkarabilir. Google’ın Willow işlemcisini kullanan ekip, yeni fazın davranışını görüntüledi ve topolojik yapısını incelemek için bir interferometrik algoritma geliştirdi. Böylece, teoride öngörülen egzotik parçacıkların dinamik “dönüşümüne” deneysel olarak tanıklık edildi.
ÇOKLU EVREN BAĞLAMI
Willow, daha önce olağanüstü hesaplama gücü ile gündeme gelmiş, performansının çoklu evren teorisini dolaylı olarak destekleyip desteklemediğine dair tartışmaları alevlendirmişti. İlk kez 1957’de Hugh Everett tarafından önerilen bu kavram, evrenimizin çok sayıda evrenden yalnızca biri olduğunu öne sürer. Geçtiğimiz yıl, günümüzün en hızlı süper bilgisayarlarından birinin muhtemelen 10 septilyon yılda tamamlayacağı bir hesaplamanın beş dakikadan kısa sürede gerçekleştirilmesi, paralel evrenlerin gerçek olma ihtimaline dair spekülasyonları artırmıştı.
SİMÜLASYONDA YENİ ÇAĞ
Ekip, bulguların kuantum bilgisayarlarını denge dışı kuantum maddeyi keşfetmek için laboratuvarlara dönüştürdüğünü ve kuantum simülasyonunda yeni bir dönemin başladığını değerlendiriyor. Bu bilgiler, fiziğin temelini daha iyi anlamaya ve geleceğin kuantum teknolojilerinin geliştirilmesine katkı sağlayabilir. TUM Fizik Bölümü doktora öğrencisi ve ilk yazar Melissa Will, yüksek derecede dolanık, denge dışı fazların klasik bilgisayarlarla simüle edilmesinin son derece zor olduğunu vurgularken; sonuçların kuantum işlemcilerin sadece hesap makinesi değil, aynı zamanda yeni madde hallerini keşfetmek için deney platformları olduğunu ortaya koyduğunu belirtiyor.
UYGULAMA UFUKLARI GENİŞ
Araştırma, denge dışı topolojik düzenlerin doğrudan kontrolü ve ölçümü için interferometrik tekniklerin güçlenmesine kapı aralıyor. Bu yaklaşım, hata-toleranslı kuantum hesaplama şemalarından robust bilgi saklama yöntemlerine kadar uzanan bir dizi olası uygulamayı besleyebilir; aynı zamanda zaman kristalleri ve diğer Floquet mühendisliği tabanlı fazların güvenilir karakterizasyonunu mümkün kılabilir.
