Kuantum Dolanıklıkla Nanometre Ölçekte Manyetik Dalgalanmalar 40 Kat Daha Hassas Ölçülüyor

Princeton Üniversitesi araştırmacıları, laboratuvarda yetiştirilmiş elmaslar üzerinde geliştirdikleri yeni bir kuantum sensör teknolojisi aracılığıyla, nanometre düzeyindeki manyetik olaylara dair daha önce erişilemeyen verileri ortaya çıkardı.

Bu yeni teknik, özellikle grafen ve süperiletkenler gibi kritik malzemelerin davranışlarını anlamak için hayati öneme sahiptir ve mevcut cihazların tespit edemediği ince manyetik dalgalanmaları gün yüzüne çıkarıyor. Bulgular, 26 Kasım 2025 tarihinde Nature dergisinde yayımlanan bir makalede detaylandırılmış olup, elde edilen hassasiyetin önceki yöntemlere kıyasla yaklaşık 40 kat daha yüksek olduğu belirtildi.

Bu üstün performansın temelinde, elmas yüzeyine yakın konumlandırılmış, özenle tasarlanmış nitrojen-vakans (NV) merkezleri yatıyor. Princeton'dan baş yazar Doçent Nathalie de Leon ve teorik çalışmayı başlatan Jared Rovny liderliğindeki ekip, iki NV merkezini kuantum mekanik etkileşime girecek kadar yakın yerleştirmeyi başardı. Bu yakınlık, iki merkezin kuantum dolanıklık yoluyla senkronize çalışmasını sağlayarak sensörün performansını artırdı.

Araştırmacılar, bu hassas sensör yapısını oluşturmak için saniyede 30.000 feet'in üzerinde hızla hareket eden nitrojen moleküllerini elmasa çarptırarak, yaklaşık 10 nanometre aralıkla iki nitrojen atomunun yerleşmesini sağladı. İki nitrojen atomunun dolanık elektronları eş zamanlı hareket ederek, gürültülü dalgalanmalar içindeki manyetik imzaları üçgenleme yeteneği sağlıyor. Bu gelişme, atomik ölçek ile görünür ışık dalga boyu arasındaki boyutta daha önce görünmez olan nicelikleri ölçme potansiyelini sunuyor.

Nathalie de Leon, bu yeni yöntemin, önceki korelasyon tespit yöntemlerinin getirdiği zahmetli süreçleri aşarak, tek ve standart bir ölçüm yapılmasına olanak tanıdığını vurguladı. Bu metodolojik ilerleme, karmaşık, dolanık olmayan korelasyon tespitinden, basitleştirilmiş, tek ölçümlü dolanık bir sisteme geçişi işaret ediyor ve teknolojinin daha pratik uygulamalarına zemin hazırlıyor.

Bu keşfin güncel önemi, manyetik olayların bu mikroskobik ölçekte gözlemlenmesinin, grafen ve süperiletkenler gibi ileri malzemelerin anlaşılması için kritik olmasından kaynaklanıyor. Süperiletkenler, kayıpsız enerji iletim hatları ve levitasyonlu trenler gibi geleceğin teknolojilerinin temelini oluşturma potansiyeline sahiptir. Harvard'dan deney fizikçisi Philip Kim, çalışmaya dahil olmamasına rağmen, bu yeni yaklaşımın bilim insanlarına gerçek malzemeleri doğrudan inceleme imkanı sunduğunu belirterek yöntemin önemini teyit etti.