Kuantum mekaniği, temel parçacıkların davranışlarını yönlendiren bir fizik dalı olarak, özellikle elektronların kolektif hareketleriyle ortaya çıkan egzotik kuantum fenomenlerine ev sahipliği yapıyor. Bu alışılmadık durumlar genellikle sadece çok düşük sıcaklıklar veya yüksek basınç gibi ekstrem koşullarda gözlemlenebiliyor. Ancak bu koşulların zorluğu, çoğu kuantum durumunun deneysel olarak gözlemlenmesini engelliyor.
MOIRÉ MALZEMELERDE ATILIM
Japonya ve ABD’den bir araştırma ekibi, bu engelleri aşarak iki boyutlu bir malzeme olan bükülmüş molibden ditellürid (tMoTe₂) üzerinde daha önce görülmemiş kuantum durumları gözlemledi. Bu malzeme, “kuantum hayvanat bahçesi” olarak tanımlanan malzeme grubuna katıldı. Araştırmacılar, bu özel malzemenin katmanlarında meydana gelen küçük bükülmelerin, moiré desenleri olarak bilinen büyük yapılar oluşturduğunu belirtti.
GİZLİ KUANTUM HALLERİ
Ekip, kuantum durumlarını keşfetmek amacıyla "pompa-araştırma spektroskopisi" adı verilen optik temelli yenilikçi bir teknik geliştirdi. Bu yöntemde hızlı bir lazer darbesi ile kuantum durumları geçici olarak bozulurken, ikinci bir darbe ile bu durumların iyileşme süreci izlendi. Bu sayede, daha önce gözlemlenemeyen yaklaşık 20 farklı kuantum hali ortaya çıkarıldı.
ANYONLARA DAYALI BİLGİ
Araştırmanın merkezinde, kesirli kuantum Hall etkisi yer alıyor. Bu etki, elektronların kolektif olarak davranıp, yükleri elektronun kesirleri olan kuazi-parçacıklar — diğer adıyla "anyonlar" — oluşturmasıyla karakterize ediliyor. Moiré malzemesi tMoTe₂, bünyesindeki doğal bükülme sayesinde, harici manyetik alan olmadan bu etkiyi gözlemleme fırsatı sundu. Bu durum, manyetik alanlara ihtiyaç duymadan topolojik kuantum durumlarını üretmenin önünü açtı.
KUANTUM BİLGİ İŞLEMİNE KAPI
Elde edilen bulgular, topolojik kuantum bilgisayarların temelini oluşturabilecek kuantum durumlarının tanımlanması açısından büyük önem taşıyor. Araştırmacılar şimdi, keşfettikleri yeni kuantum halleri detaylı şekilde inceleyerek hangilerinin kuantum bilgi işlemde kullanılabileceğini belirlemeye odaklanıyor. Bu çalışmalar, daha kararlı ve hata toleranslı kuantum sistemlerin geliştirilmesi açısından umut vadediyor.
