Lesley Henton, Texas A&M Universiteti tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Pixabay/CC0 İctimai Sahə

Yüz il əvvəl kvant mexanikası hətta ən parlaq zehnləri belə çaşdıran radikal bir nəzəriyyə idi. Bu gün isə lazerlərdən və mikroçiplərdən tutmuş kvant kompüterlərinə və təhlükəsiz rabitəyə qədər həyatımızı formalaşdıran texnologiyaların onurğa sütununu təşkil edir.

Texas A&M Universitetinin tanınmış professoru Dr. Marlan Scully, Science jurnalında dərc olunan genişmiqyaslı yeni bir perspektivdə kvant mexanikasının səyahətini qəribə başlanğıcından elmin ən çətin problemlərinin həllindəki roluna qədər izləyir.

Prinston Universiteti ilə əlaqəli olan Scully, “Kvant mexanikası kiçik hissəciklərin davranışını izah etmək üçün bir yol kimi başladı. İndi isə bu, cəmi bir nəsil əvvəl ağlasığmaz olan yeniliklərə təkan verir.”

Kvant mexanikasını Skalli qədər dərindən formalaşdıran alimlər azdır. O, nəsillər boyu fiziklərə yol göstərən “Kvant Optikası” adlı mühüm dərsliyin həmmüəllifidir. Onun koherent nanoskal lazer spektroskopiyası üzərindəki işi atom qətnaməsində molekulların öyrənilməsinə qapı açarkən, kvant istilik mühərrikləri ilə bağlı qabaqcıl ideyaları klassik termodinamik məhdudiyyətlərə meydan oxuyaraq gələcək enerji nailiyyətlərinə işarə edir.

Düşüncə təcrübəsinin real dünyaya təsiri

Ervin Şrödinger 1935-ci ildə məşhur pişik paradoksunu təqdim edərkən — müşahidə olunana qədər pişiyin həm diri, həm də ölü ola biləcəyini irəli sürərkən — bu, kvant nəzəriyyəsinin qəribəliyini göstərmək üçün nəzərdə tutulmuşdu. “Bu ‘kvant qəribəliyi’ artıq sadəcə bir fəlsəfi tapmaca deyil”, – deyə Skalli bildirib. “Bu, kvant hesablamasının, kvant kriptoqrafiyasının və hətta qravitasiya dalğası aşkarlamasının əsasını təşkil edir.”

Şrödinger və Verner Heyzenberq kimi ilk qabaqcıllar kvant sistemlərini təsvir etməyin iki rəqabətli yolu olan dalğa mexanikası və matris mexanikası ilə təməl qoydular. Bu ideyalar sonda hissəciklərin elektromaqnit və nüvə qüvvələri ilə necə qarşılıqlı təsir etdiyini izah edən kvant sahə nəzəriyyəsinə birləşdi.

Bu ideyalar Nils Borun atomun erkən modelinə əsaslanırdı. Bu model, elektronların nüvə ətrafında Günəş ətrafında planetlər kimi fırlandığını təsvir edirdi və bu, kvant nəzəriyyəsinin əsasını qoymağa kömək etdi.

Uyğunluğun gücü

Ən transformativ anlayışlardan biri kvant koherentliyidir və bu anlayış atomlar və fotonlar kimi hissəciklərin bir-birindən uzaqda olsalar belə, necə bağlı qaldığını və harmoniyada hərəkət etdiyini təsvir edir.

Bu prinsip bir vaxtlar qeyri-mümkün hesab edilən bir texnologiya olan lazerin yaranmasına səbəb oldu. Bu gün lazerlər hər yerdədir: barkod skanerlərində, göz cərrahiyyəsində və qabaqcıl tədqiqatlarda.

Kvant koherentliyi həmçinin kvant dolaşıqlığını da mümkün edir. Albert Eynşteynin məşhur şəkildə “məsafədə qorxulu hərəkət” adlandırdığı bir fenomen. Dolaşıqlıq hissəciklərə kvant şifrələməsini gücləndirən və fəza-zaman dalğalanmalarını aşkarlayan LIGO kimi alətlərin həssaslığını artıran incə kvant xüsusiyyətləri vasitəsilə məlumat paylaşmağa imkan verir.

Karno limitindən kənarda

Bəlkə də ən çox ağlasığmaz tətbiq kvant istilik mühərrikidir. Klassik mühərriklər termodinamika tərəfindən müəyyən edilən maksimum səmərəlilik olan Karno həddi ilə bağlıdır . Lakin kvant koherentliyindən istifadə etməklə tədqiqatçılar bu həddi aşan mühərriklər hazırlaya bilərlər.

“Bu, kvant prinsiplərinin klassik fizika qaydalarını necə yenidən yaza biləcəyinin təəccüblü bir nümunəsidir”, – deyə Skalli bildirib.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Biologiya və qara dəliklər

Kvant mexanikası yalnız fiziklər üçün deyil. Bu, biologiyaya da daxil olur, burada koherent Raman spektroskopiyası kimi üsullar alimlərə virusları nanoskalada xəritələşdirməyə imkan verir.

Bu, həmçinin kosmos haqqında anlayışımızı yenidən formalaşdırır. Sim nəzəriyyəsi və kvant cazibə qüvvəsi kimi anlayışlar kvant mexanikasını Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsi ilə birləşdirməyi hədəfləyir ki, bu da onilliklərdir alimləri çaşdıran bir problemdir.

Alimlər əsrlər boyu turbulentliyi — havanın və ya mayenin xaotik burulğanını — izah etməkdə çətinlik çəkiblər. Turbulentlik təyyarə təhlükəsizliyi, hava və iqlim kimi şeylərə təsir göstərir. İndi qəribə kvant yolları ilə davranan supermaye heliumu öyrənməklə tədqiqatçılar fırtına proqnozlarını və iqlim modellərini yaxşılaşdıra və hətta uçuşları daha təhlükəsiz edə biləcək nümunələr tapırlar.

Növbəti kvant əsri

Kvant mexanikasının uğurlarına baxmayaraq, hələ də bir çox sirrlər mövcuddur. Cazibə qüvvəsi kvantlaşdırıla bilərmi (yəni, cazibə qüvvəsi kvant səviyyəsində digər qüvvələr kimi davranırmı)? Kvant kompüterləri tibbdə və materialşünaslıqda necə inqilab edə bilər? Kvant texnologiyaları kosmosun hansı sirlərini açacaq?

Skalli inanır ki, cavablar davamlı araşdırmada gizlənir.

“20-ci əsrin əvvəllərində bir çoxları fizikanın tamamlandığını düşünürdülər”, – deyə o bildirib. “İndi, 21-ci əsrdə, biz bilirik ki, macəra yeni başlayır.”

Kvant mexanikasının həyatımıza təsirinin beş yolu

1. Lazerlər: Baqqal mağazası skanerlərindən tutmuş göz əməliyyatlarına qədər lazerlər işığın gücləndirilməsinin kvant prinsiplərinə əsaslanır.
2. Təhlükəsiz rabitə: Kvant kriptoqrafiyası həssas məlumatları qoruyan kodlar yaradır.
3. Daha sürətli hesablama: Kvant kompüterləri klassik kompüterlərə minilliklər tələb edəcək problemləri saniyələr ərzində həll etməyi vəd edir.
4. Daha yaxşı ölçmələr: Qravitasiya dalğası detektorları, kainat haqqında məlumat əldə etməyimizə imkan verən fəza-zaman dalğalanmalarını aşkar etmək üçün “sıxılmış işıq” kimi kvant fəndlərindən istifadə edir.
5. Tibbi nailiyyətlər: Kvant əsaslı görüntüləmə üsulları alimlərə virusları və molekulları atom səviyyəsində öyrənməyə kömək edir.

Nəşr detalları

Marlan O. Scully və digərləri, Kvant mexanikasının yüz ili, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.ady6092

Jurnal məlumatları: Elm 

Texas A&M Universiteti tərəfindən təmin edilir