ABD’deki Colorado Boulder Üniversitesi’nden fizikçiler, ultra düşük sıcaklıklarda dondurulmuş bir atom bulutuyla üç boyutta ivme ölçmeyi başardı. Bilim insanlarının çoğu tarafından daha önce mümkün görülmeyen bu başarı, gelecekteki kuantum temelli yön bulma sistemlerinin temelini oluşturabilir. Ekip, bu çığır açıcı çalışmasını Science Advances dergisinde yayımladı.
ÜÇ BOYUTLU HASSASLIK
Araştırmacılar, geleneksel atom interferometrelerinin yalnızca tek bir boyutta ölçüm yapabildiğine dikkat çekerek, geliştirdikleri yeni kuantum cihaz sayesinde ivmenin aynı anda üç eksende ölçülebildiğini ortaya koydu. Böylece, araçların veya uzay araçlarının üç boyutlu hareketi çok daha hassas şekilde izlenebilecek.
LAZERLİ ATOM KONTROLÜ
Yeni interferometrede, rubidyum atomlarından oluşan bir bulut, insan saçı kalınlığında altı farklı lazerle sabitleniyor. Bu lazerler, yapay zekâ destekli karmaşık desenlerde hareket ettirilerek atomlara kontrollü ivmeler kazandırılıyor. Araştırma ekibi, bu yöntemle araçlardaki gaz pedalına basmak gibi küçük ivmelere bile atomların nasıl tepki verdiğini ölçmeyi başardı.
ATOMLARDA YAŞLANMA YOK
Günümüz araçlarında kullanılan klasik sensörler zamanla bozulabilirken, atomlar yaşlanmadığı için kuantum tabanlı bu sistemler uzun vadede çok daha güvenilir ölçümler sunabilir. Araştırmacılar, bu sistemin bir gün GPS’e ihtiyaç duymadan yön bulma teknolojisinin temelini oluşturabileceğine inanıyor.
KUANTUM DALGA HAVUZU
Araştırma, mutlak sıfır noktasının hemen üzerindeki sıcaklıklarda soğutulmuş rubidyum atomlarının, Bose-Einstein Yoğunlaşması (BEC) adı verilen bir kuantum madde haline geçmesiyle başlıyor. Ardından lazerlerle atomlar titreştirilerek süperpozisyon halinde, aynı anda iki yerde bulunmaları sağlanıyor. Atomlar daha sonra tekrar birleştirilerek ortaya çıkan desenlerden ivme ölçümleri yapılıyor.
FİZİKTE YENİ KAPI
Cihaz şu anda bir hava hokeyi masası büyüklüğünde bir platformda çalışıyor ve 18 farklı lazer ışını ile atom bulutu kontrol ediliyor. Makine öğrenimi kullanılarak lazer hareketleri önceden programlanıyor ve cihaz, deneysel olmasına rağmen kompakt bir yapıya sahip. Ekip, ilerleyen yıllarda cihazın performansını daha da geliştirmeyi hedefliyor.
GELECEKTEKİ UYGULAMA ALANLARI
Henüz mevcut sistemlerle kıyaslandığında ölçüm hassasiyeti düşük olsa da, araştırmacılar bu teknolojinin zamanla klasik ivmeölçerlerin yerini alabileceğini düşünüyor. Kuantum tabanlı yön bulma sistemleri, özellikle GPS’in çalışmadığı denizaltılar, uzay araçları ve derin yer altı operasyonları için devrim niteliğinde olabilir.
KAPILARI ARALAYAN TEKNOLOJİ
Bu yeni kuantum interferometresi, hem temel fizik araştırmaları hem de gerçek dünya uygulamaları açısından büyük bir potansiyel taşıyor. Bilim insanları, bu cihazın kuantum navigasyon teknolojileri alanında yeni kapılar açabileceğine dikkat çekiyor.
