2025 Nobel Fizik Ödülü Makro Ölçekteki Kuantum Özellikleri Deneylerine Verildi

_{Ill. Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach}

_{John Clarke, Michel H. Devoret ve John M. Martinis}

Kuantum fiziği, atomlar ve elektronlar gibi çok küçük parçacıkların davranışlarını açıklar. Teorik olarak evrendeki tüm sistemler kuantum yasalarına tabidir. Ancak günlük hayatta kuantum mekaniğinin sıra dışı özellikleriyle karşılaşmayız. Çünkü makro ölçekteki fiziksel süreçler için klasik fizik yasaları gayet iyi işler. Bilim insanlarının uzun yıllardır sorduğu temel bir soru şudur: Kuantum mekaniğinin etkilerinin gözlemlenebileceği sistem ne kadar büyük olabilir? İşte 2025 Nobel Fizik Ödülü’nün sahipleri, bu sorunun cevabına yaklaşan ilk kişilerden oldu.

Clarke, Devoret ve Martinis, 1984-1985 yıllarında yaptıkları deneylerde süperiletken malzemelerden oluşan bir elektrik devresinde kuantum etkilerini gözlemlemeyi başardılar. O dönem Clarke, Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesinde öğretim üyesiydi. Devoret, Clarke’ın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olarak çalışıyordu. Martinis ise Clarke’ın doktora öğrencisiydi.

Araştırmacıların tasarladığı devrede bir Josephson bağlantısı bulunuyordu. Bu yapı, iki süperiletkenin arasına yerleştirilen çok ince bir yalıtkan tabakadan oluşur. Klasik fiziğe göre Josephson bağlantısının üzerinden elektrik akımı geçmemelidir. Kuantum fiziği ise “tünelleme” olarak adlandırılan bir olgu sayesinde elektronların Josephson bağlantısı üzerinden akabileceğini öngörür. Araştırmacılar da yaptıkları deneylerde kuantum fiziğinin bu tahminini doğrulamayı başardılar.

Kuantum terimi en temel anlamıyla enerjinin paketler hâlinde soğrulup yayıldığını ifade eder. Araştırmacılar devrelerinde yaptıkları hassas ölçümlerle bu davranışı da gözlemlediler.

Araştırmacıların yaptıkları deneyler ilerleyen yıllarda kuantum kriptografi, kuantum bilgisayarları ve kuantum sensörleri gibi teknolojilerin gelişimine önemli bir temel oluşturdu.

Kaynak:

• https://www.nobelprize.org