Günlük yaşamda zamanın yalnızca ileri doğru aktığı düşünülse de, kuantum dünyasında durum daha karmaşık. Fizikçilerin uzun süredir bildiği üzere, kuantum mekaniğini tanımlayan birçok temel denklem zamanın ters yönde aktığı varsayımı altında da geçerliliğini koruyor.

Physical Review X dergisinde yayımlanan yeni bir araştırmada bilim insanları, belirli kuantum süreçlerini zamanın tersine akıyormuş gibi gösterebilen kontrol protokolleri geliştirdiklerini açıkladı.

Araştırmacılar, hassas ölçümler, geri besleme mekanizmaları ve özel kontrol alanlarını bir araya getirerek bir kuantum sistemindeki “zaman okunu” bastırmayı, bulanıklaştırmayı ve bazı durumlarda görünürde tersine çevirmeyi başardı.

ÖLÇÜMÜN KENDİSİ SİSTEMİ DEĞİŞTİRİYOR

Klasik fizikte bir sistemi gözlemlemek genellikle onun davranışını önemli ölçüde değiştirmez. Ancak kuantum dünyasında ölçüm işlemi sistem üzerinde doğrudan etki yaratıyor.

Araştırma ekibi bu özelliği kullanarak, kuantum sistemlerinin zaman içinde geriye gidiyormuş gibi davranmasını sağlayan sıra dışı dinamikler oluşturdu. Bilim insanları, ölçüm kaynaklı değişiklikleri özel olarak tasarlanan kontrol darbeleriyle yönlendirerek zamanın tersine işleyen süreçlere benzer sonuçlar elde etti.

'ZAMANIN ALGISINI MANİPÜLE EDEBİLİRİZ’

Çalışmanın yazarlarından Los Alamos Ulusal Laboratuvarı fizikçisi Luis Pedro García-Pintos, mikroskobik ölçekte fizik yasalarının zamanın ileri veya geri akışını eşit derecede mümkün gördüğünü belirtti.

García-Pintos, “Kuantum sistemlerinde geliştirdiğimiz araçlar, zamanın algısını manipüle etmemize olanak tanıyor. Bu da kuantum sistemlerini kontrol etmek için yeni ve şaşırtıcı yöntemlerin önünü açıyor” dedi.

MAXWELL CİNİ VE ENERJİ ÜRETİMİ

Araştırmada ayrıca ünlü “Maxwell’in cini” düşünce deneyinden esinlenen bir kuantum mekanizması da geliştirildi.

Bilim insanları, kuantum sisteminden elde edilen bilgi ve ölçüm sonuçlarını kullanarak sistemin enerji akışını yönlendirebildi. Böylece yalnızca sistemi gözlemleme eyleminden enerji elde edilebileceği gösterildi.

Araştırmacılara göre kuantum ölçümleri gelecekte yeni bir termodinamik kaynak haline gelebilir ve elde edilen enerji başka süreçlerde kullanılabilir ya da “kuantum pilleri”nde depolanabilir.

KUANTUM BİLGİSAYARLAR İÇİN YENİ UFUKLAR

Ekip, gelecekte bu yöntemleri süperiletken kübitler üzerinde deneysel olarak test etmeyi planlıyor. Kuantum bilgisayarların temel yapı taşları olan kübitler, hızlı geri besleme ve yüksek hassasiyetli ölçüm imkânları sayesinde bu tür deneyler için uygun platformlar olarak görülüyor.

Araştırmacılar, geliştirilen tekniklerin yalnızca zamanın doğasını anlamaya katkı sunmakla kalmayacağını, aynı zamanda kuantum bilgisayarlar ve kuantum enerji teknolojileri için yeni uygulamaların geliştirilmesine de yardımcı olabileceğini belirtiyor.

FİZİĞİN EN TEMEL SORULARINDAN BİRİNE YENİ YAKLAŞIM

Çalışma, zamanın yönünün mutlak bir gerçeklikten ziyade belirli koşullar altında değiştirilebilen bir özellik olabileceğine işaret ediyor. Her ne kadar bu sonuçlar günlük yaşamda zamanı geriye çevirmeye olanak vermese de, kuantum ölçekte zamanın nasıl işlediğine ilişkin anlayışı derinleştirerek modern fiziğin en temel sorularından birine yeni bir pencere açıyor.