Hollanda’daki Delft Teknoloji Üniversitesi’nden bilim insanları, kuantum fiziği alanında önemli bir başarı olan, atomun tam kalbinde kontrollü hareket başlatmayı başardılar.
Araştırmacılar atom çekirdeğini, atomun dış kabuklarındaki elektronlardan biriyle etkileşime girmeye zorlayarak, bu elektronu manipüle etmelerine ve taramalı tünelleme mikroskobunun ucu aracılığıyla verilerini okumalarına olanak tanıdı.
Nature Communications dergisinde yayınlanan bu araştırma, kuantum bilgilerinin dış etkenlerden korunduğu çekirdeğin içinde depolanmasına yönelik yeni ufuklar açıyor.
Bilim insanları, doğada yaygın olarak bulunan Ti-48’den bir tane daha az nötrona sahip olan bir titanyum atomu üzerinde çalıştı. “Ti-47’nin doğal olarak oluşan Ti-48’den bir nötronu daha az var, bu da çekirdeği biraz manyetik hale getiriyor. Bu manyetizma veya kuantum tabiriyle “dönme”, farklı yönleri gösterebilen bir tür pusula iğnesi olarak düşünülebilir. Belirli bir zamandaki dönüş yönelimi, kuantum bilgisinin bir kısmını temsil eder,” diye açıkladı çalışma lideri Sander Otte.
Bir atomun çekirdeği, dönen elektronlardan uzakta bir “boşluk” içinde bulunur. Son derece zayıf etkileşim nedeniyle çekirdeğin spini, elektronlardan birinin spininden etkilenebilir. Bu araştırmada doktorasını tamamlayan Lukas Veldman, “Aşırı ince etkileşim o kadar zayıf ki yalnızca çok küçük, hassas şekilde ayarlanmış bir manyetik alanda etkili oluyor” diye ekledi.
Tüm deneysel koşullar karşılandıktan sonra araştırmacılar, elektronun dönüşünü dengeden çıkarmak için bir voltaj darbesi kullandılar ve bu da her iki dönüşün bir mikrosaniyenin kesri kadar bir süre boyunca birlikte salınmasına neden oldu. Veldman, “Tam olarak Schrödinger’in öngördüğü gibi” dedi. Deneylerin yanı sıra araştırmacılar, gözlemlenen dalgalanmaları şaşırtıcı derecede iyi bir şekilde yeniden üreten hesaplamalar da yaptılar. Gözlemler ve tahminler arasındaki güçlü uyum, elektronlar ve çekirdekler etkileşime girdiğinde hiçbir kuantum bilgisinin kaybolmadığını göstermektedir.
Etkili çevre koruma, nükleer spini kuantum bilgilerinin depolanması için uygun bir aday haline getirir. Devam eden araştırmalar bu uygulamaya bir adım daha yaklaşabilir. Ancak araştırmacıları ilk etapta harekete geçiren şey bu değil. “Bu deney, maddenin durumunu hayal edilemeyecek kadar küçük bir ölçekte etkilemeyi mümkün kılıyor. Bana göre bu başlı başına çabaya değer,” diye paylaştı Otte.