Parçacıklar etkileşime meyillidir. Etkileşim parçacıkları içinde duymaya en alışık olduğunuz elektronlar, yani atomun negatif yüklü parçalarıdır. Fakat tüm parçacıklar etkileşime girmezler,örneğin ışığın parçacığı fotonlar içine kapanıklardır. Bu kütlesiz parçacıklar evrende gezerken hiç bir zaman başka parçacıklar ile etkileşime girmezler. Bu bizim için kötü bir durum; eğer bu parçacıklar etkileşime girseydi kuantum bilgisayarlardan ışın kılıçlarına kadar bir çok teknolojiyi rahatlıkla geliştirebilirdik. Bir MIT ve Harvard araştırma ekibinin bizim için bu işi çözmüş olması iyi bir şey, değil mi?

Bulutta Olan Bulutta Kalır

Nature dergisinde 2013 tarihinde ve Science dergisinde 2018’de yayınlanan iki farklı çalışmada, biri MIT’den fizik profesörü Vladan Vuletin’in, diğer ise Harvadlı Mikhail Lukin’in önderliğindeki iki takım, rubidyum atomlarından oluşan bir bulut kullanarak fotonları etkileşime sokmanın yolunu buldu. Bu bulutu mutlak sıfırın milyonda bir derece üstüne kadar soğutarak atomları neredeyse hareketsiz kalacak kadar sıkıştırdılar. Sonrasında bu bulutu her seferinde birkaç foton gönderen zayıf bir lazerle vurup bulutun diğer tarafından çıkanları ölçtüler.

Buldukları oldukça heyecan vericiydi. Normalde fotonlar, her zaman olduğu gibi bulutun içinden rastgele aralıklarla tek başlarına çıkarlardı. Fakat bu takım buluta bireysel giren fotonların çifter halinde, hatta bazen üçlü bir halde çıktığını gözlemlediler. Sadece bu da değil; ‘faz’ olarak bilinen belirli enerji ölçümleri de çok yüksekti. Üçlü çıkanların faz değişimleri, çiftlerin 3 katıydı. Araştırmacılardan Aditya V. Venkatramani, bir basın toplantısında “Fazlar size ne kadar şiddetli etkileşim olduğunu gösterir, faz ne kadar büyükse atomlar birbirine o kadar bağlıdır” diye açıkladı.

Araştırmacılar bulutun içinde ne olup bittiğini tam olarak bilmiyorlar, fakat bir hipotez oluşturdular. Fotonlar bulutun içine girince bir atomdan öbür atoma atlayarak bulutun öbür tarafından çıkana kadar gidiyorlardı. Eğer iki foton bir atoma düşerse birleşerek polariton adlı bir foton-atom melezi oluşturuyordu. Bu atom, 2 veya 3 fotonun birleşip bağlanmasını sağlıyor. Sonrasında bulundukları atomu terk edip buluttan çıkıyorlar; ancak yeni kütlelerinden ötürü çıkış hızları, giriş hızlarından 100.000 kat daha yavaş oluyor.

Aydınlat Beni

Fotonların etkileşimini özel kılan nedir? Şöyle ki fotonlar, gelişiminlerinin başında olmasına rağmen normal bilgisayarlardan milyonlarca kat hızlı çalışabilen kuantum bilgisayarlarının yapımı için en çok umut vaat eden seçeneklerden biri. Bu ışık hızının anahtar ögelerinden biri kuantum dolanıklık fenomenidir; bu da bir bilgisayarın hızını kat be kat artırabilecek iki parçacığın korelasyonu demektir. “Fotonlar birbirini etkileyebilirlerse, bu fotonları birbirine bağlayabilirsiniz, ki biz bunu yaptık. O zaman da onları kuantum bilgiyi ilginç ve kullanışlı bir şekilde dağıtmak için kullanabilirsiniz

Çalışmayı yapan takım ışın kılıçlarının mümkünlüğü ile ilgili yorum yapmadı fakat bizim umudumuz var. Sonuçta ışık etkileşime girmezse ışıktan bir kılıç yaratamazsınız. Eğer bu etkileşime giren foton kümelerini kontrol ederseniz, ciddi zararlar verebilecek (veya eğlencesine birbirine çarpıp sekecek) silahlar yapabilirsiniz.

 

Yazar: Ashley Hamer

Çevirmen: Ferhatcan Dumlu

Kaynak: Curiosity