Bilim insanları organik tabanlı bir kuantum makinesinin mümkün olup olamayacağını araştırıyorlar.
Yaklaşık 75 yıl önce, Nobel ödüllü fizikçi Erwin Schrödinger, kuantum mekaniğinin gizemli dünyasının biyolojide önemli bir rol oynayıp oynamadığını merak etmiştir. Northwestern Üniversitesi'nden Prem Kumar'ın yakın zamandaki bir bulgusu, cevabın evet olabileceğine dair yeni kanıtlar sunuyor.
Kumar ve ekibi ilk kez biyolojik bir sistemden kuantum dolanması oluşturdu. Bu bulgu, bilim insanlarının biyoloji hakkındaki temel anlayışlarını genişletebilir ve kuantum mekaniğini kullanan işlevleri etkinleştirmek için yeni yöntemler kazandırabilir.
"Kuantum araçlarını biyoloji bilgimizi genişletmek için kullanabilir miyiz?" Kumar "İnsanlar bu soruyu uzun yıllardır soruyorlar. Başka bir biçimde erişilmesi imkansız uygulamalara kuantum mekaniği ile ulaşılabilir. Bu varsayım kuantum durumları ile ilgilenmemizin nedenidir" demektedir.
Savunma Gelişmiş Araştırma Projeleri Ajansı tarafından kısmen desteklenen araştırma, 5 Aralık'ta Nature Communications'da yayınlandı.
Kuantum Dolaşıklık Nedir?
Kuantum dolaşıkllığı, kuantum mekaniğinin en gizemli olgusudur. Atom, foton veya elektron gibi iki parçacık birbiriyle etkileştiğinde, parçacıklar evrenin karşı taraflarında olsalar bile muhafaza edilen ve açıklanamayan bir bağlantı kurmaktadırlar. Parçacıkların davranışı birbirine bağlıdır. Örneğin, bir parçacık bir yönde dönme eğilimi gösteriyorsa, diğer parçacık döngüsünü ani olarak dolaşıklık tarafından belirlenen şekilde dengelemektedir.
Organik Bir Kuantum Makinesi Mümkün mü?
Kumar da dahil olmak üzere araştırmacılar, kuantum iletişimleri de dahil olmak üzere birçok uygulama için kuantum dolaşıklığı kullanmakla ilgileniyorlardı. Parçacıklar, güvenli mesajlar göndermek ya da son derece hızlı bir "kuantum İnternet" in oluşturulmasına yardımcı olmak için kullanılabilirler.
Kumar, "Araştırmacılar, bir kuantum makinesi tasarlamak ve inşa etmek veya bu çalışmalar için zemin geliştirmek için daha büyük sayıda atom veya fotonu dolaşık hale getirmeye çalışıyorlar" demektedir. "Laboratuvarım, bu makineleri biyolojik bir substrat üzerine kurabilir miyiz sorusunu sorarak işe başladı."
Çalışmada, Kumar'ın ekibi biyolüminesanstan sorumlu ve biyomedikal araştırmada yaygın olarak kullanılan yeşil flüoresan proteinlerini kullandı. Ekip, protein yapısı içindeki flüoresan moleküllerden üretilen fotonları, kendiliğinden oluşan bir karışıma maruz bırakmaktadırlar. Bu işlem, birden fazla dalga boyunun birbiriyle yeni dalga boyları üretmek için etkileşime girmesi sürecidir.
Kumar ve ekibi bir dizi deney yoluyla, foton çiftleri arasındaki polarizasyon dolanımı denilen bir çeşit dolaşma olayını başarıyla sergiledi. 3D filmleri izlemek ve polarize gözlük yapmak için kullanılan bu özellik, ışık dalgalarında salınımların yönlendirilmesi olarak tarif edilebilir. Kumar, floresan molekülleri çevreleyen fıçı şeklindeki yapının, dolaşıklığın bozulmasını önlediğini fark etti.
Bir sonraki adımda ekip, bir kuantum makinesi inşa etmek için kullanılabilecek biyolojik bir alt yapı oluşturmayı planlıyorlar. Daha sonra biyolojik bir substratın sentetik bir substrata göre daha verimli çalışıp çalışmadığını anlamaya çalışacaklardır.
Kumar, "Araştırmacılar, bir kuantum makinesi tasarlamak ve inşa etmek veya bu çalışmalar için zemin geliştirmek için daha büyük sayıda atom veya fotonu dolaşık hale getirmeye çalışıyorlar" demektedir. "Laboratuvarım, bu makineleri biyolojik bir substrat üzerine kurabilir miyiz sorusunu sorarak işe başladı."
Çalışmada, Kumar'ın ekibi biyolüminesanstan sorumlu ve biyomedikal araştırmada yaygın olarak kullanılan yeşil flüoresan proteinlerini kullandı. Ekip, protein yapısı içindeki flüoresan moleküllerden üretilen fotonları, kendiliğinden oluşan bir karışıma maruz bırakmaktadırlar. Bu işlem, birden fazla dalga boyunun birbiriyle yeni dalga boyları üretmek için etkileşime girmesi sürecidir.
Kumar ve ekibi bir dizi deney yoluyla, foton çiftleri arasındaki polarizasyon dolanımı denilen bir çeşit dolaşma olayını başarıyla sergiledi. 3D filmleri izlemek ve polarize gözlük yapmak için kullanılan bu özellik, ışık dalgalarında salınımların yönlendirilmesi olarak tarif edilebilir. Kumar, floresan molekülleri çevreleyen fıçı şeklindeki yapının, dolaşıklığın bozulmasını önlediğini fark etti.
Bir sonraki adımda ekip, bir kuantum makinesi inşa etmek için kullanılabilecek biyolojik bir alt yapı oluşturmayı planlıyorlar. Daha sonra biyolojik bir substratın sentetik bir substrata göre daha verimli çalışıp çalışmadığını anlamaya çalışacaklardır.
KAYNAK
https://phys.org/news/2017-12-quantum-mechanical-effects-biological.html
Yorumlar
Yorum Gönder