Sogukla terbiye edilen madde ve "Kuantum Bilgisayarlar"

Sicakligi termometre kullanarak olceriz. Peki termometre sicakligi nasil olcer? Buna cevap verebilmek icin once sicakligi tanimlamak gerekir. Maddeyi olusturan atomlarin kinetik enerjisinin olcumudur sicaklik ve bir enerji cesidi olan "isi" dan farklidir. Ornegin caydanlikta kaynayan su herhangi bir denizdeki sudan daha sicakdir, ama ayni zamanda daha az isi enerjisine sahiptir. Cunku isi kapasitesi maddenin miktari ile dogru orantilidir.

Maddelerin dogada kati, sivi ya da gaz olmasi gene ortamin sicakligi ile iliskilidir. Atmosfer basinci sabitken sicaklik arttikca maddeye bir haller olur ve erime ve kaynama gibi fiziksel degisiklikler gozlenir. Erime ve kaynama dedigimiz olaylar aslinda taneciklerin birbirlerinden uzaklasmasi, sicaklik artisi da taneciklerin daha hizli hareket etmesi anlamina gelir. Tersinden bir okumayla sicakligin dusmesi taneciklerin  yavaslamasidir. Daha az titresim ve carpisma gozlenir. Peki bu titresimler tamamen durabilir mi? Ve bu durumda sicakliga ne olur?


Atomlarin ve molekullerin hareketsiz hale gelmesi ile madde minimum entropi enerjisine sahip olur ve termometrelerde "mutlak sifir" denilen 0 Kelvin degeri okunur (- 273.15 Celsius). Laboratuvar sartlarinda cok dusuk kelvin degerlerine ulasilsada, mutlak sifira ulasmak neredeyse imkansizdir. Dusuk sicakligin madde uzerinde etkisi ise muazzamdir. Ornegin bazi metaller super iletkenlik ozelligi kazanir bu sicaklikda. Cunku daha az titresen atomlar elektirik akiminin iletilmesine daha az direnc gosterir. Boylece  belirli miktaraki elektirik ile daha fazla is yapmak mumkun hale gelir.


Super iletken hale gelen maddeler cekme  ve itme ozelligini beraber gosteren farkli bir manyetik dogaya sahip olurlar. Hizli trenlerde bundan yararlanilir. Japonyada 2015 yilindaki denemesinde bir tren saatte 603 km hiza ulasmayi basardi.

Bir baska kullanim alani ise super bilgisayarlardir. Hava tahmini, borsa analizi, nukleer reaksiyon simulasyonu, biyolojik molekul modelleme ve benzeri bir cok alanda inanilmaz miktardaki bilginin cok hizli hesaplamasi ve analizi yapilmasi gerekir. Iste bu isi super bilgisaylar yapar. Super iletkenlere sahip bir super bilgisayar, devasa olcudeki bilgiyi cok hizli isler ve klasik bir bilgisayarla belki bir sene surecek komleks islemleri bir kac saat iceresinde tamamlar.

Sicaklik 2 Kelvinin altina indiginde atomlar, adeta Alice`in harikalar diyarina adim atarlar; yani kuantum dunyasina. Bu dunyayi anlamak icin once bulundugumuz evrenden siyrilmakta fayda var. Mesela madde ayni anda iki farkli noktada bulunabilir. Ya da atom farkli iki ozelligi ayni anda tasiyabilir. Bilim insanlari kagit uzerinde bile oldukca fantastik duran bu ozelligi, bilgiyi kaydetme ve islemede kullanmaya basladilar bile ve yeni nesil super bilgisayar diyebilecegimiz Kuantum Bilgisayari urettiler.

Gunumuz teknolojilerde yani bu videoyu izlediginiz telefon,ve bilgisayarda veriler, sesler ve goruntuler "1" ve "0" lik bitlerin kodlamasiyla mumkun hale gelirken, kuantum bilgisayarlarda hem 1 hem de 0 olabilen ucuncu bir kubit ile islem kapasitesi muthis bir sicrama yapar. Bilgiyi cok kolay depolayan ve bunu cok hizli isleyen bir kuantum bilgisayari bir super bilgisayardan 4-5 bin kat daha hizlidir. Ve bu rakam yeryuzundeki tum super bilgisayarlardan fazladir.