Tuğçe Huy - Diriliş Postası
Kuantum dolanıklığı artık sadece atom altı dünyanın kafa karıştırıcı bir özelliği değil; aynı zamanda kuantum motorlarının daha faydalı enerji üretmesini sağlayabilir.
Kuantum maddelerinin tuhaf özellikleri, klasik muadillerinden daha güçlü ve verimli motorlara yol açacakları umuduyla araştırılıyor. Kuantum fiziğinin çeşitli yönlerinin makinelere nasıl yardımcı olabileceği ve engel olabileceği konusunda hala anlamadığımız çok şey var. Kuantum fiziğinin en ayırt edici özelliklerinden biri olan dolaşıklığın yeni bir keşfi, bunun bir motor tarafından üretilen faydalı enerjiyi artırmaya yardımcı olabileceğini, ancak enerji dönüşüm verimliliğini artırmadığını gösteriyor.
Kuantum mekaniğinin birçok yönü gibi, dolanıklık da klasik bir dünyada yetişen insanlar için pek bir anlam ifade etmiyor. Einstein bunu "uzaktan yapılan ürkütücü bir eylem" olarak nitelendirerek alay etmişti - ancak sonunda varlığına dair kanıtlar göz ardı edilemeyecek kadar güçlü hale geldi. Son yirmi yılda fizikçiler, artan mesafelerde daha fazla sayıda atom altı parçacığı dolaştırma konusunda giderek artan bir başarı elde etti.
Kuantum dolaşıklığını pratik amaçlarla kullanmaya yönelik planların çoğu, bilgi işleme ve aktarımını içeriyordu, ancak kuantum motorları ve kuantum pillerinin de bir yeri olabilir.
Geçen yıl, Watt'ın icadından bu yana motorların kullandığı ısı farklılıkları yerine fermiyon gazından bozon yoğunlaşmasına ve tekrar geriye dönüşüm kullanılarak ilk kuantum motoru gösterildi. Fermiyonlar ve bozonlar spinleriyle ayırt edilen parçacıklardır. Burada daha alakalı olarak, bozonlar fermiyonlardan çok daha fazla bir araya toplanabilir çünkü iki fermiyonun aynı kuantum durumunu aynı anda işgal etmesini engelleyen Pauli dışlama ilkesi onlar için geçerli değildir. Genişleyen fermiyon gazı ile bozonların yoğunlaşmış Bose-Einstein yoğunlaşması arasındaki ileri geri hareket, minik pistonları hareket ettirmek için kullanıldı.
Bu ilk motorun verimliliği yüzde 25'ti; ilk denemede şaşırtıcı bir başarı, ancak şu anki dünyamızı çalıştıran motorlardan çok daha az. Yani daha iyi bir şey yapma yarışı sürüyor. Birçok makale, her bir parçacığın kuantum durumunun diğerlerinin kuantum durumuna ayrılmaz bir şekilde bağlı olduğu kuantum dolaşıklığın kullanılmasını önerdi.
Dr Zhou Fei, kuantum dolaşıklığın boyutunun etkilerini ölçmek için değiştirilebildiği bir tuzaktaki iki kalsiyum iyonuna dayalı bir kuantum motoru yaratan bir ekibin parçasıydı. Motor, fotonların kırmızı lazerden emilmesi, bir genişleme aşaması, sistemi kuantum yüküne bağlamak için bir yan bant geçişi ve son olarak sıkıştırma ile başlayan dört zamanlı bir döngü üzerinde çalışır.
"Çalışmamızın öne çıkan özelliği, dolanık özelliklere sahip bir kuantum motorunun ilk deneysel gerçekleştirilmesidir. Fei, South China Morning Post'a, "Dolaşıklığın bir tür 'yakıt' görevi görebileceğini niceliksel olarak doğruladı." dedi.
"Çalışma maddesi olarak iki dönen iyonun dolaşmış durumlarını seçtik ve bunların titreşim modları yük görevi gördü. Lazer frekansının, genliğinin ve süresinin hassas ayarlamaları sayesinde iyonlar başlangıçtaki saf hallerinden oldukça dolaşmış hallerine geçiş yaptı." diye ekledi Zhou.
Motorun uygulanan her foton için yarattığı titreşim sayısıyla ölçülen dönüşüm verimliliği, dolaşıklık nedeniyle iyileşmedi. Ancak dolaşıklık nedeniyle mekanik verim daha yüksekti, bu da aynı girdi için daha fazla faydalı enerjinin üretildiği anlamına geliyordu.
Artan enerjiyle bile kuantum motorların uygulamaları hâlâ oldukça kısıtlı olacak. Örneğin şu ana kadar yalnızca mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda çalışıyorlar. Bununla birlikte, kuantum bilgisayarların çalışması için zaten bu sıcaklıklara ihtiyaç duyması nedeniyle, kuantum motorları bunlarla ilişkili rolleri üstlenebilir, ancak bu kavram kanıtından önemli ölçüde genişlemeleri gerekecektir.
