“Maddenin kaç hali var?” sorusuna hep 3, diye cevap verirdik. Oysa çoktan 5 olmuştu ama bu ikisi çok özel şartlar gerektirdiği için sadece uzmanlar tarafından dile getirilip kullanılıyordu: Plazma ve Bose-Einstein Condensate (Bose-Einstein yoğunlaşması).

Elif Akçay

Maddenin dördüncü hali olan Plazma; elektronlarını yitirmiş atom çekirdekleriyle serbest kalmış elektronlardan oluşan gaza verilen isimken Bose-Einstein yoğunlaşması; parçacıkları bozonlardan oluşan maddelerin en alt enerji seviyesinde yoğunlaştığı, kuantum etkilerinin gözlenebildiği maddenin beşinci halidir.

New York Üniversitesi, Buffalo Üniversitesi ve Wayne Eyalet Üniversitesi’nde çalışan bilim insanları, maddenin yeni bir halini keşfettiler. “Topolojik süperiletkenlik” olarak tanımlanan bu halin, hem elektronik cihazların veri depolama kapasitelerini ve hesaplama hızını artırmak hem de kuantum bilgisayarları geliştirmek için kullanılması bekleniyor.

Araştırmada genel olarak kuantum bilgisayarlar üzerine duruluyor. Kuantum bilgisayarlar, geleneksel bilgisayarlardaki bitler yerine kübit adı verilen özel birimleri kullanarak daha hızlı hesaplama yapabiliyor. Bu bilgisayarlarda bulunan kübitler, normalde 1 veya 0 durumunda bulunan bitlerin aksine süper pozisyon durumunda çok daha karmaşık işlemleri çok daha hızlı yapabiliyorlar.

Araştırmalar sırasında maddenin konvansiyonel durumundan kuantum durumuna geçişte yeni bir topolojik hal aldığı ortaya çıktı. Araştırmacılar, kuantum durumundaki değişiklikleri iki hal arasındaki değişimde ortaya çıkan enerji bariyeri üzerinden gözlemlemeyi başardı. Araştırma esnasında Majorana fermiyonu adı verilen özel yapılar da gözlemlendi. Fermiyon, parçacık fiziğinde, Bose-Einstein istatistiğine sahip bozonların aksine, belirtilen zamanda sadece bir kuantum durumuna karşılık gelebilen parçacıklardır. İlk olarak 20. yüzyılda, İtalyan bilim insanı Ettore Majorana tarafından ortaya atılan bu fermiyonlar, kendi kendilerinin anti parçacığı olarak hareket edebiliyor. Diğer fermiyonlarla etkileşime girmeyen bu yapıların teoride kübit saklamak için ideal oldukları söyleniyordu. Yeni topolojik durumda bu fermiyonların toplanabilmesi sağlanabiliyor.

New York Üniversitesi’nden fizikçi Dr. Javad Shabani, bu yapı sayesinde kübitlerin depolanmasına ek olarak hatasız şekilde çalışmanın da yolunun açılacağını söylüyor.

Araştırmaya arXiv’den ulaşabilirsiniz.

Kaynak: sci-news.com/physics