Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

'Sıvı' kısım, düşük sıcaklıklarda manyetik bir malzeme içinde sürekli değişen ve dalgalanan elektronları ifade eder. Normal mıknatıslardan farklı olarak, bu durumda elektronlar, soğutulduklarında bir katının yapılandırılmış örgüsüne stabilize olmazlar veya yerleşmezler. 

'Kuantum dönüşü', karşıt dönüşlerle çiftler halinde dolaşan parçacıklar tarafından taşınan açısal momentumun (yukarı veya aşağı) yönelimini ifade eder. Şimdi durum ilk kez gözlemlendiğine göre, keşfin kuantum bilgisayarların geliştirilmesini ilerletebileceği umulmakta.

Massachusetts’te bulunan Harvard Üniversitesi’nen kuantum fizikçi Mikhail Lukin, “Alanımız için çok önemli bir an. Bu egzotik duruma gerçekten dokunabilir, dürtebilir ve özelliklerini anlamak için onu manipüle edebilirsiniz... Bu, insanların asla gözlemleyemediği yeni bir madde halidir” dedi.

Normal mıknatıslar, dönüşü aynı yönde yukarı veya aşağı yönlendirilen elektronlara sahiptir bu da manyetizmayı üreten şeydir. Kuantum dönüş sıvılarında üçüncü bir elektron eklenir, bu nedenle iki karşıt dönüş birbirini dengelerken, üçüncü elektrondan gelen dönüş dengeyi bozar. Dönüşlerin hepsinin tek bir yönde sabitlenemediği bir ‘engelleme’ (frustrated) mıknatısı yapılır. Ekip, engelleme örgüsünün modellerini yapmak için 2017’de oluşturulmuş programlanabilir bir kuantum simülatörü kullandı. Simülatör, atomları özel şekillerde tutabilmek için kare, üçgen veya petek gibi şekillere sahip lazerler ile bir kuantum bilgisayar programı kullanır. Bu program, farklı kuantum etkileşimleri ve süreçleri tasarlamak için de kullanılabiliyor. Simülatör, atomları tek tek düzenlemek için sıkıca odaklanmış lazer ışınları kullanır. Rubidyum atomlarını üçgen desenli bir örgüde düzenleyen araştırmacılar, kuantum dolanıklık özelliklerine sahip bir atomdaki değişikliklerin bir saniyede eşleştirildiği bir ‘engelleme’ mıknatıs üretebildiler. Atomlar arasındaki bağlantılar, gerçekten de bir kuantum dönüş sıvısının yapılabildiğini gösterdi.

Harvard Üniversitesi’nden kuantum fizikçi Subir Sachdev, “Atomları istediğiniz kadar uzaklaştırabilirsiniz, lazer ışığının frekansını değiştirebilirsiniz, doğanın parametrelerini dahi değiştirebilirsiniz. Bu tarz şeylerin üzerinde daha önce hiçbir şekilde olmadığı bir biçimde çalışabilirsiniz. Burada her bir atoma bakıp ne yaptıklarını izleyebilirsiniz” dedi. 

Kuantum bilgisayarlar kuantum bitleri veya kübitler üzerine kuruludur. Kuantum dönüş sıvılarının topolojik kübitlerin geliştirilmesine yardımcı olacağı umulmakta. Kübitler, dış gürültü ve etkileşimlere karşı daha korunaklıdır.

Bir kuantum bilgisayar için bu çok önemli. Bu sistemler çok hassas olabilirler ve uzun süreler boyunca hatasız çalışmalarını sağlamak, bilim insanlarının üzerinde çalıştığı en büyük zorluklardan biri. Kuantum dönüş sıvıları bulunduğuna göre artık kübitlerin mümkün olduğunca sağlam hale getirilmesi de pek fazla vakit almayacaktır. Araştırmacılar, keşfedilecek daha çok şeyin olduğunu belirtmeden geçmediler.

Makale: Science

https://www.sciencealert.com/scientists-document-quantum-spin-liquids-a-state-of-matter-we-ve-never-seen-before