Elektronun şekli ilk kez belirlendi

Bilimfili'nde yer alan haberde, yeni geliştirdikleri metot ile elektronun herhangi bir konumda bulunma ihtimalini tespit edebilen araştırmacılar, gelecek kuantum bilgisayarlarda birer bilgi birimi olacak elektron spinlerini de kontrol etmeyi başarmış oluyor. Araştırmada yürütülen deneylerin detayları ve sonuçları Physical Review Letters‘da yayımlanırken, geliştirilen teori Physical Review B‘de yayımladı.

Dünya genelinde çok fazla fizikçi ve farklı disiplinlerden bilim insanlarının çalıştığı zorlayıcı katmanları ve engelleri bulunan bir araştırma alanı konumunda olan bir elektronun spini (hareket detayları) kontrol etmek ve istenilen yönde değiştirmek artık olası görülüyor.

Spinlerin incelenmesi birçok unsurun yanı sıra bir elektronun geometrisine de büyük ölçüde bağlıdır, ki şimdiye kadar bir elektronun geometrisinin deneysel olarak belirlenmesi de imkansız görülüyordu.

University of Basel Fizik Bölümü’nden Prof. Dominik Zumbühl ve aynı üniversitenin bünyesindeki Swiss Nanoscience Institute’ten Prof. Daniel Loss öncülüğündeki iki ayrı araştırma ekibinin araştırmaları sonucu bir metot ve teori geliştirilerek uzamsal olarak elektronun kuantum noktalarda muhtemel geometrisi başarı ile tespit edildi.

İLK KEZ GÖRÜNTÜLENDİ

Bir kuantum nokta, teorik olarak doğal bir atomdan bin kat daha büyük ve serbest elektronları sınırlandıran tuzak benzeri bir alandır. Bu bağlamda bakıldığında uygulamada tuzağa düşen elektronlar atoma bağlı olan elektronlar gibi davranır ve bu nedenle kuantum noktalar ‘yapay atom’lar olarak tanımlanır.

Elektron bir kuantum noktada elektrik alanı ile tutulabilmektedir. Bu alan içinde hareket eden elektronlar dalga fonksiyonlarına karşılık gelen ihtimaller ile belirli lokasyonlarda sınırlanmış şekilde kalırlar.

University of Basel, Departement of Physics

Spektroskobik ölçümlerden faydalanılarak kuantum noktalardaki enerji seviyelerini ölçen ve bu seviyelerin manyetik alandaki değişimine göre davranışlarını çalışan araştırmacılar teorik modelde bir elektronun bulunabileceği alanın (veya muhtemel lokasyonların yoğunluğunu) ihtimalini hesaplayarak nanometre altındaki ölçeklerde tahmin etmeyi başardı.

Bu metot içinde değişen yön ve şiddetteki manyetik alanlar sayesinde ilk kez araştırmacılar bir elektronun nasıl görünüyor olabileceğini de gösterdi. Japonya, Slovakya ve Birleşmiş Milletler’deki araştırmacılar ile yakın temasta yürüyen çalışmada elektronların geometrisi ile spinleri arasındaki bağıntının da daha iyi anlaşılması sağlandı.

Araştırmacılar sadece bir elektronun şekil ve oryantasyonunu değil aynı zamanda dalga fonksiyonunu da haritalayıp kontrol edebildiklerini açıklıyor. Üstelik bu sadece elektrik alanın konfigürasyonu ile yapılabiliyor.

Geliştirilen metot yardımı ile spin kübitlerinin daha yüksek verimlilik ve başarı ile optimizasyonu gerçekleşebilecek ve yakın gelecekteki kuantum bilgisayarlarda daha önceki çalışmalarında verilerinin yardımı ile bu çalışmaların da daha iyi anlaşılmasını sağlayarak kullanılabilecek.