ETH Zürih'ten araştırmacılar, kuantum fiziği alanında önemli bir ilerleme kaydederek, optik bir tuzakta askıda duran bir silika nanoparçacığının kontrollü kuantum dolanıklığını başarıyla gösterdiler. Bu deney, kuantum mekaniğinin sınırlarını ve teknolojik potansiyelini keşfetme yolunda kritik bir adım olarak öne çıkıyor. Barcelona'daki Fotonik Bilimler Enstitüsü ile işbirliği içinde gerçekleştirilen bu çalışma, kuantum olgularının makroskobik dünyaya taşınması için yeni ufuklar açıyor.
Normal şartlar altında, havada asılı duran bir nanoparçacığın kuantum tutarlılık uzunluğu, sıfır noktası hareketiyle sınırlanır. Bu durum, daha büyük nesnelerde kuantum girişiminin gözlemlenmesini zorlaştırır. Araştırma ekibi, bu engeli kontrollü bir genişletme yöntemiyle aştı. Mikrosaniye zaman aralıklarında ışık tuzağını "yumuşatan" ve "sertleştiren" modüleli bir optik cımbız sistemi kullandılar. Bu yenilikçi yaklaşım, parçacığın orijinal tutarlılık uzunluğunda üç kattan fazla bir artış sağlayarak, en iyi senaryolarda yaklaşık 21 pikometreden 70 pikometrenin üzerine çıkardı.
Tutarlılık uzunluğu, bir parçacığın kuantum girişimi sergilemesi için temel bir ölçüttür; daha büyük tutarlılık, sistemin bu dalga benzeri davranışı gösterme olasılığını artırır. Elde edilen rakamlar hala küçük olsa da, kontrollü genişletmenin parçacığın kuantum saflığını kaybetmeden mümkün olduğunu gösteriyor. Bu gelişme, daha önce yalnızca atomik veya moleküler sistemlerde gözlemlenen olguları keşfetmek için yeni yollar açıyor ve kuantum mekaniğini makroskobik dünyaya yaklaştırıyor.
Temel bilimsel ilginin ötesinde, bu teknik kuantum kuvvet sensörlerinin geliştirilmesinde potansiyel uygulamalara sahip. Yüksek derecede tutarlı bir nanoparçacık, elektrik veya yerçekimi alanlarındaki küçük değişimleri tespit edebilir. Böyle bir sistemle elde edilebilecek hassasiyet, mevcut teknolojileri aşabilir. Ek olarak, kuantum mekaniği ve yerçekimi arasındaki bağlantıyı araştırmak için yeni yollar açılıyor; bu alan henüz deneysel olarak haritalandırılmamış bir alan. Mevcut teoriler, iki dolanık kuantum kütlesinin yerçekimsel dolanıklık üretebileceğini öne sürüyor. Bu çalışmada açıklanan yöntemler, bu fikirlerin pratik uygulamasına doğru bir adım temsil ediyor.
Bu başarılar, optik levitasyon alanındaki diğer ilerlemeleri de tamamlıyor. Örneğin, Avrupa Araştırma Konseyi (ERC) tarafından finanse edilen QnanoMECA projesi, kuantum nanomekanik osilatörlerin mekanik enerjisini başarıyla azaltarak onları tekil fononların kuantum rejimine yaklaştırdı. Bu gelişmeler, navigasyon ve sismoloji için yeni nesil yüksek hassasiyetli mekanik sensörlerin geliştirilmesine katkıda bulunabilir. Kısacası, havada asılı duran nanoparçacıklarda kuantum dolanıklığını kontrol etme yeteneği, kuantum mekaniğini makroskobik ölçeklerde anlama ve uygulama konusunda büyük bir sıçramayı temsil ediyor. Bu, hem temel araştırmada hem de gelişmiş kuantum teknolojilerinin geliştirilmesinde yeni olanaklar sunuyor.