Kuantum fiziği alanında temel bir atılım gerçekleşti. Hindistan ve Polonya'dan araştırmacılar, kuantum sistemlerinin zaman içindeki korelasyonlarının (bağlantılarının) önceden düşünülenden çok daha güçlü olabileceğini kanıtladı. Bu sonuç, kuantum bilgisayarlar ve sensörlerin hassasiyetini ve çalışma süresini önemli ölçüde artırma potansiyeli taşıyor.
Araştırmanın temelinde, 1985 yılında fizikçiler Anthony Leggett ve Anupam Garg tarafından önerilen ve bir nesnenin kuantum mu yoksa klasik mi davrandığını test eden Leggett-Garg Eşitsizliği (LGE) yer alıyor. Teorisyenler, kuantum sistemlerinin bile bu eşitsizliği sadece Zamansal Tsirelson Sınırı (TTB) adı verilen bir maksimum değere kadar ihlal edebileceğine inanıyordu. Yeni çalışma, bu sınırın aşılabileceğini deneysel olarak gösterdi.
İKİ FARKLI GEÇMİŞİ AYNI ANDA TAKİP ETME
Araştırmacılar, bu sıçramayı, kuantum teknolojisinin temel yapı taşı olan kuantum bitini (kübit) alışılmadık bir duruma sokarak gerçekleştirdi. Sistemi tek bir gelişim kuralına uymaya zorlamak yerine, kübitin farklı zaman evrimlerinin süperpozisyonu altında evrimleşmesine izin verildi. Bu durum, klasik dünyada bir nesnenin aynı anda hem saat yönünde hem de saat yönünün tersinde dönmesine benzeyen, kuantum mekaniğine özgü bir yetenektir.
Deney, nükleer manyetik rezonans (NMR) teknikleri kullanılarak, etkin olarak üç kübit barındıran bir molekül üzerinde gerçekleştirildi. Kontrolör kübiti, hedef kübiti aynı anda iki farklı evrimin süperpozisyonuna yerleştirdi. Sonuç: Hedef kübit, aynı anda iki farklı geçmişi takip ediyordu.
KORELASYONLAR BEŞ KAT DAHA UZUN SÜRDÜ
Araştırmacılar, bu yeni durumdaki zamansal korelasyonları ölçtüklerinde, Leggett-Garg eşitsizliği ihlalinin TTB'yi önemli ölçüde aştığını gördüler. Daha da önemlisi, bu artışın rastgele olmadığı; zaman evrimlerinin süperpozisyonu ne kadar güçlü olursa, ihlalin de o kadar büyük olduğu kanıtlandı.
Atılımın pratik etkisi, kuantum bilgisayarların önündeki en büyük engel olan dekoherans (gürültü nedeniyle kuantum davranışının hızla bozulması) sorununa çözüm sunması. Araştırmacılar, zaman evrimi süperpozisyonunun, kuantum korelasyonlarının normalde olduğundan yaklaşık beş kat daha uzun süre devam etmesini sağladığını keşfetti.
Araştırmacılar, bu sayede kuantum sistemlerinin gürültüye karşı gelişmiş sağlamlık kazandığını belirtiyor.
KUANTUM TEKNOLOJİLERİ İÇİN YENİ ARAÇ
Bu temel bilimsel keşif, kuantum teknolojileri için güçlü ve yeni bir araç sunmaktadır. Kırılgan kübitlerin hassas kontrolünü gerektiren kuantum hesaplama ve manyetik alanların ultra hassas ölçümlerini içeren kuantum metroloji gibi alanlarda performansın doğrudan iyileştirilmesi bekleniyor.
Her ne kadar mevcut deney NMR sistemleri kullanılarak laboratuvar ortamında yapılmış olsa da, bilim insanları gelecekteki çalışmaların bu fikirleri daha büyük ve karmaşık kuantum cihazlarına ölçeklendirmeye odaklanacağını belirtiyor.
