Tek Boyutlu Kuantum Etkisi

Elektronlar Sıkıştırılarak,“Tek Boyutlu” Tellerde “Kuantum Etkisi” Gözlemlendi.

quant

Araştırmacılar, tek boyutlu ‘kuantum tel’inde elektronları sıkıştırıp,aralarındaki etkileşimleri izleyerek, elektronlardaki kuantum etkisini gözlemlediler.

Bu sonuçlar, kuantum bilgisayarların da dahil olduğu kuantum teknolojilerinin gelişmesine yardımcı olabilir. Bilim insanları, elektronları o kadar sıkı bir şekilde sıkıştırdılar ki, elektronlar kuantum etkisi göstermeye başladı.

Nature  Communications adlı dergide yayınlanan bu teknik, yeni kuantum teknolojilerine zemin hazırlayan kuantum durumunun özelliklerini ortaya koyabilmekte. Elektronları bu şekilde kontrol ederek, modern elektroniklerle temelde takip edilemeyen problemleri çözebilen kuantum bilgisayarların da dahil olduğu pek çok teknolojik gelişmelere bir zemin hazırlanabilinir. Bu gibi teknolojiler kullanılmadan önce, araştırmacıların, öncellikle kuantumun ya da dalga-parçacıkların ve daha da önemlisi parçacıkların arasındaki etkileşimleri daha iyi anlamaya ihtiyaçları vardır.

Elektronları tek-boyutlu “kuantum tel”inde sıkıştırmak ve elektronların telin içine hangi enerji ve dalga boyu ile enjekte edileceğini ölçmek, onların kuantum yapısının kuvvetli bir şekilde açığa çıkmasını sağlar.

Cambridge Üniversitesi Cavendish Laboratuvarı’nda çalışan Prof. Christopher Ford: “Bir yolcu arabası düşünün. Örneğin; bir vagon ve içi tıklım tıkış insanlarla dolu olsun. İnsanlardan bir tanesi kapıdan içeri girmeye çalıştığında, yakınındakileri iterek, kendine alan açmaya  çalışacaktır ve o itilen insanlar da kendi yakınındakileri yavaşça iteceklerdir ve bu böyle devam edecektir.

Sıkıştırma dalgası, insanların yakınındakilerle etkileşimine bağlı olarak belirli bir hızda tüm vagona yayılacak ve bu hız, içeri girmek isteyen insanın yakınındakileri ne kadar sert ittiğine muhtemelen  de bağlı olacaktır. Biz bu hızı ölçerek, etkileşimler hakkında bilgi edinebiliriz.”

Cavendish Laboratuvar’ndan ve bu araştırmada yer alan ve araştırmanın makalesini yazan Dr. Maria Moreno: “Aynı şey, bir kuantum teli içindeki elektronlar için de geçerli. Birbirlerini itiyorlar ve ama geçemiyorlar. Dolayısıyla, bir elektron girer ya da çıkarsa, bu tıpkı trendeki insanlarda olduğu gibi bir sıkışma dalgası yaratıyor.”

Ancak, yakınındakilerle/komşularıyla etkileşime giren elektronların başka bir özelliği daha var; onların “açısal momentumları/devinirliği” ya da “spinleri/dönmeleri”. Spin(dönme) de, tel boyunca bir dalga taşıyıcı enerji oluşturabilmekte ve bu spin (dönme), dalgayı şarj etemek,yüklemek için farklı hızlarda hareket etmektedir. Bu dalgaların dalga boylarını, enerji farklılık gösterdiği için, ölçmeye “tünelleme spektroskopi” denir. Harvard ve Cambridge Üniversitelerinden araştırmacılar tarafından bu ayrı, farklı spin ve yük dalgaları deneysel olarak saptanmıştır.

Nature Communications adlı dergide yayınlanmış olan makalede, Cambridge’li araştırmacılar, şimdi yüksek enerjilerde ne olabilir konusundaki en son tahminleri denemek, orijinal teorinin nerede çökebileceğini saptamak için, bir adım daha ileri gitmekteler.

Geçtiğimiz son on yıldaki bir teorik aktivite, elektronlar arasındaki uyarıcı dalgaların meydana gelmesi hakkında başka yeni tahminlerin oluşmasına yol açmıştır. (bu sanki trene binen insanın diğerlerini sert bir şekilde itip, bazı insanların düşmesine neden olması gibi…) Bu yeni “mod”lar spinlerden ve yük dalgalarından daha zayıftır ve bu yüzden de tespit edilmesi zordur.

Cambridge Üniversitesi’ndeki araştırmacılara katılan Birmingham Üniversitesi’nden araştırmacılar, kuantum mekaniği parçacıklarını etkileyebilen çeşitli etkileşim yolları ile uyumlu modların bir hiyerarşisi olabileceğini ve daha zayıf modların daha kısa tellerde en güçlü halde olması gerektiğini tahmin etmekteler.

Cambridge’li araştırmacılar, bir dizi bu tarz kısa tel yapmak için, yarı iletken madde olan galyum arsenidden kuantum teller üretmek için bir dizi 6000 dar metal şerit hazırladılar. Bunun için, şeritler arasında köprüler şeklinde ekstra bir metal katman da gerektirmekteydi.

Manyetik alanı ve voltajı değiştirerek, tellerden bitişik katmandaki elektronların tünellemesi detaylı şekilde gösterilir ve bu da spin eğrilerinin ters replikaları olarak görülebilinen,tahmin edilmiş ekstra eğriler için kanıt ortaya konulur.

Bu sonuçlar, bir kuantum bilgisayarın temel yapı taşlarındaki elektronların davranışlarını daha iyi anlamak ve kontrol etmek için kullanılanabilir.

Çeviren: AylinER
http://phys.org/news/2016-09-tight-electrons-quantum-effects-one-dimensional.html

Check Also

Geri Dönüşü Olmayan İnsan Ruhunun Ölümsüz Yolculuğu