Kuantum teknolojileri ve hassas ölçüm sistemleri alanında çığır açabilecek bir gelişme, bilim dünyasında heyecan yarattı. Modern teknolojinin en kritik bileşenlerinden biri olan ve kuantum bilgisayarlardan tıbbi görüntüleme cihazlarına kadar pek çok alanda kullanılan ‘Josephson eklemleri’, ilk kez atomik düzeyde kusursuz bir şekilde simüle edildi.
Science dergisinde yayımlanan çalışmaya göre, araştırmacılar katı süperiletkenler içindeki gözlemlenmesi zor süreçleri, ultra soğuk atom gazlarını kullanarak görünür kılmayı başardı.
GÖZLEMLENEMEYENİ GÖRÜNÜR KILMAK
Josephson eklemleri, ince bir yalıtım tabakasıyla ayrılmış iki süperiletkenden oluşur ve ultra hassas voltaj standartlarını belirler. Ancak bu yapıların içindeki kuantum süreçleri, katı maddelerin doğası gereği doğrudan gözlemlenemez. RPTU Kaiserslautern-Landau Üniversitesi'ndeki ekip, bu engeli aşmak için ‘kuantum simülasyonu’ yöntemine başvurdu.
Araştırmacılar, süperiletken metaller yerine ‘Bose-Einstein yoğunlaşması’ (BEC) adı verilen özel bir madde hali kullandılar. İki ayrı atom bulutu, lazer ışınlarıyla oluşturulan ince bir optik bariyerle ayrıldı. Bu bariyerin periyodik hareketiyle, gerçek bir Josephson eklemindeki elektronik davranışlar atomik düzeyde taklit edildi.
SHAPIRO BASAMAKLARI VE EVRENSEL STANDART
Deneyin en çarpıcı sonucu, atomik sistemin ‘Shapiro basamakları’ olarak bilinen voltaj platolarını üretmesi oldu. Gerçek süperiletkenlerde voltajın kalibrasyonu için kullanılan bu basamakların, tamamen farklı bir fiziksel sistem olan atom gazlarında da ortaya çıkması, etkinin evrenselliğini kanıtladı.
Proje lideri Herwig Ott, "Deneyimizde, ortaya çıkan uyarılmaları ilk kez görselleştirmeyi başardık. Bu çalışma, elektronların ve atomların kuantum dünyaları arasında bir köprü kuruyor" değerlendirmesinde bulundu.
GELECEĞİN TEKNOLOJİSİ: ATOMTRONİK
Hamburg Üniversitesi ve Abu Dabi Teknoloji İnovasyon Enstitüsü ile ortaklaşa yürütülen çalışma, sadece teorik bir başarı değil; aynı zamanda yeni bir endüstriyel alanın habercisi. Bilim insanları bu yeni alanı "Atomtronik" olarak tanımlıyor.
Gelecekte elektronların değil, atomların devre boyunca hareket ettiği ‘atomik devreler’ oluşturulması hedefleniyor. Araştırma ekibinden Erik Bernhart, "Katı maddelerdeki elektronların aksine, bu devrelerdeki atomlar hareket ederken doğrudan gözlemlenebilir. Hedefimiz, elektronikten bildiğimiz temel bileşenleri atomlar için kopyalamak" dedi. Bu gelişme, kuantum bilgisayarların geliştirilme süreçlerini hızlandırabilir ve daha hassas sensör teknolojilerinin önünü açabilir.
