Schrödinger'in Kedisi Artık Üşümüyor Mu?

Fizik derslerinde ya da popüler bilim kitaplarında sıkça duyduğumuz o meşhur "kutudaki kedi" hikayesini biraz sarsan, hatta bildiklerimize meydan okuyan taptaze bir gelişmeyi paylaşmak istiyorum. Hani şu Erwin Schrödinger'in, kuantum dünyasının tuhaflığını ve yorumlama sorunlarını anlatmak için 1935'te ortaya attığı, hem canlı hem ölü olabilen o meşhur düşünce deneyi.Fizikçiler veya bu alana gönül verenler arasında genel bir kabul vardır: Kuantum dünyası, mutlak sıfıra yakın soğukları sever. Bir "süperpozisyon" durumu, yani kedinin hem canlı hem ölü olduğu o üst üste binme halini yaratmak istiyorsanız, ortamı o kadar soğutmalısınız ki parçacıklar temel durumlarında kalsın. Çünkü ısı demek gürültü demek, gürültü de o hassas kuantum durumunun bozulması ve uygulamanın işe yaramaz hale gelmesi demektir. Ancak Avusturya ve İspanya'daki araştırmacılar "Bir dakika, belki de o kadar donmamıza gerek yoktur?" diyerek ortalığı biraz karıştırdılar.Bilim her zaman laboratuvarlarda, dev makinelerin başında ilerlemiyor dostlar. Bazen en iyi fikirler, elinizde kahve kupasıyla arkadaşınızla sohbet ederken çıkıyor. Bu çalışmanın ekip lideri Gerhard Kirchmair de tam olarak bunu yaşamış. Bir kahve molasında, meslektaşı Oriol Romero-Isart'ın "Teorik olarak termal (sıcak) bir ortamda da kedi durumları üretilebilir" hipotezini duyduğunda, "Hey, benim laboratuvarımda bunu test edecek donanım var!" diye düşünmüş. İşte bilimdeki o "mutlu kazalar" dediğimiz anlardan biri!

Peki ne yaptılar?

Normalde bu tür deneyler mK seviyelerinde, yani mutlak sıfırın hemen dibinde yapılır. Ancak ekip, bu sefer ortamı ısıttı. "Isıttı" derken bizden bahsetmiyorum tabii, kuantum dünyası için bir fırın sayılabilecek 1.8 Kelvin sıcaklığına çıktılar. Bu, normal deney ortamından neredeyse 60 kat daha sıcak!.

Deney düzeneği, kuantum harmonik osilatör gibi davranan bir mikrodalga boşluğunun içinde kedi durumları yaratmayı içeriyordu. Ve sonuç? Şaşırtıcı bir şekilde, o kırılgan zannettiğimiz Schrödinger kedisi durumları, bu "yüksek" sıcaklıkta ve termal gürültüde bile hayatta kalmayı başardı. Araştırmacılar, Wigner fonksiyonlarını ölçtüklerinde o karakteristik girişim desenlerini (yani kedinin kuantum imzasını) net bir şekilde gördüler.

Neden Bu Kadar Heyecanlıyım?

Bakın, burası işin en can alıcı noktası. Eğer kuantum bilgisayarlar veya kuantum sensörler yapmak istiyorsak, şu anki en büyük engelimiz bu sistemleri mutlak sıfıra soğutmanın getirdiği devasa maliyet ve zorluk.Bu çalışma bize şunu söylüyor: Kuantum sistemleri sandığımız kadar "narin" olmayabilir.^[1]Özellikle kuantum algılama alanında, ivme veya kuvvet ölçen mekanik osilatörleri düşünün. Bu sistemleri temel duruma kadar soğutmak her zaman mümkün olmuyor veya çok zor oluyor. Eğer biz, biraz daha "sıcak" ve gürültülü ortamlarda da bu kuantum durumlarını koruyabilirsek, kuantum teknolojilerini laboratuvar dışına, gerçek hayata taşımamız çok daha kolaylaşacak.