Kuantumun Çılgın Dansı:Zaman Kristalleri Klasik Fiziğe Meydan okuyor!

İçerik Yazarı: Tuana Bakır

Editör: Elif Nur Öztürk

Tasarım: Sudenaz Şencan

"Cosmos" kelime anlamı olarak düzen içinde bir evren demektir. Gerçekten de evreni gözlemlediğimizde  her şeyin bir düzen içinde ilerlediğini görürüz. Evrende, yani uzayda atomlar belli bir düzen ve örüntü içerisindedir; fizikte biz buna "uzay simetrisi" diyoruz. Uzay simetrisi, evrenin her noktasında ve her yönünde fizik yasalarının mutlak bir şekilde pürüzsüzce ilerlemesidir. Bu düzen sayesinde bildiğimiz sıradan kristaller (elmas veya tuz gibi) uzayda atomlarını kusursuzca dizerler ve enerjileri sıfıra indiğinde durağan, hareketsiz bir hale gelirler.

Yıllar önce, 2012 yılında Nobel ödüllü teorik fizikçi Frank Wilczek tam da bu noktada çılgın bir düşünceye daldı: "Doğa, uzay ile zamanı hep birbirine simetrik tutar. Madem atomlar uzayda kendiliğinden dizilip bir kristal oluşturabiliyor, o halde zaman   boyutunda da bir kristal oluşturabilme ihtimali çok yüksek!" Ancak Wilczek’in hayal ettiği zaman kristali, uzaydaki elmas gibi "sabit durarak" değil, zamanın akışı içinde "sürekli hareket ederek" bir düzen oluşturuyordu.

Bilim dünyası bu sıra dışı teoriye hemen karşı çıktı. Klasik fiziğe ve termodinamik yasalarına göre, bir cismin dışarıdan sürekli enerji almadan sonsuz bir döngüde hareket etmesi imkansızdı. Fizikçiler bunun, evrende var olması imkansız olan bir "devridaim makinesi" (sonsuz enerji üreten makine) iddiası olduğunu söyleyerek Wilczek’in yanıldığını savundular. Çünkü klasik dünyada hareket varsa, enerji de harcanmak zorundaydı.

Ancak kuantum fiziği, klasik fiziğin bu katı kurallarına bir kez daha meydan okudu! Google, kendi kuantum bilgisayarı (Sycamore) içindeki gerçek kuantum parçacıklarını, yani kübitleri kullanarak bu teoriyi gerçeğe dönüştürdü ve zaman kristalini laboratuvarda var etti. Bu sadece ekranda izlenen bir video oyunu ya da simülasyon değildi; kuantum işlemcisinin içinde yepyeni bir madde fazı fiziksel olarak yaratılmıştı. Bilim insanları kübitleri dışarıdan periyodik olarak dürterek sisteme enerji verdiler; ancak kuantum dünyasının o tuhaf doğası sayesinde sistem  ısınmadı, kaosa sürüklenmedi ve evrenin her şeyi bozma isteğine (entropiye) inatla direnerek kendi ritmik dansını sürdürdü.

Bu deney, yalnızca fizik anlayışımıza yeni bir boyut kazandırmakla kalmadı; gelecekte geliştirilebilecek teknolojiler açısından da önemli olasılıklar ortaya koydu. Zaman kristallerinin dış etkenlere karşı gösterdiği bu dayanıklılık ve düzenli davranışlar, daha hassas atom saatlerinin geliştirilmesine katkı sağlayabilir. Ayrıca zaman kristallerinin sahip olduğu bu özelliklerin, kuantum bilgisayarlarında bilgi kaybını ve hesaplama hatalarını azaltmaya yardımcı olabilecek yeni yöntemlerin geliştirilmesinde rol oynayabileceği düşünülüyor.Kim bilir, belki de zaman kristallerinin bu çılgın dansı geleceğin teknolojilerinin habercisidir.