Kovaladıkça Kaçan Kuantum Parçacığı

İskender Yalçınkaya
Czech Technical University in Prague

Klasik rastgele yürüyüşler moleküllerin difüzyonu, bir ağın büyüklüğünü tespit etme, bir yığın içinde belli bir nesneyi arama gibi birçok problemi çözmek için kullanılan, literatürde bolca çalışılmış bir konudur. Rastgele yürüyüşlerin karakteristik özelliği zamanla orantılı bir hızla bulundukları ortamda yayılmalarıdır. Öte yandan, klasik rastgele yürüyüşlerin kuantum karşılığı olarak ortaya atılan kuantum yürüyüşleri ise yaklaşık otuz yıldır aktif bir araştırma alanı haline gelmiş, çeşitli kuantum sistemlerinin benzetimi, topolojik fazların benzetimi, kuantum algoritmaları oluşturma ve evrensel kuantum hesaplama gibi konularda çok faydalı bir model olduğu gösterilmiştir. Kuantum yürüyüşler klasik rastgele yürüyüşlerin aksine zamanın karesi ile orantılı yayılma hızına sahiptirler ve bu özellik kuantum yürüyüşlerine klasik rastgele yürüyüşlere göre bilhassa arama algoritmalarında avantaj sağlar.

Konuşma kapsamında kuantum yürüyüşü yapan bir parçacığın, klasik yürüyüş yapan bir soğurma merkezi tarafından adım adım takip edilmesi durumunda soğurulma olasılığı tartışılacaktır. Sezgisel olarak, soğurma merkezinin klasik rastgele yürüyüş yaptığında, durağan olmasına kıyasla kuantum parçacığını yakalama olasılığının daha yüksek olduğu söylenebilir ki bu doğrudur. Ancak, soğurma merkezinin her adımda bulunduğu konumdan muhakkak ayrılmak yerine belli bir olasılıkla mevcut konumunda kalabildiği “tembel rastgele yürüyüş” yaptığı varsayılırsa algıya ters sonuçlar ortaya çıkabilmektedir. Öyle ki, soğurma merkezi durağan olmak yerine belli bir olasılıkla adım atıyorsa, kuantum yürüyüşü yapan parçacığı daha büyük bir şansla yakalaması beklenirken bilakis daha küçük bir şansla yakalayabilmektedir. Tembel klasik yürüyüşün adım atma olasılığı doğrudan difüzyon katsayısı ile doğru orantılı olduğundan sonuç ilk bakışta şaşırtıcıdır. Konuşmada bu mesele açıklığa kavuşturulacak ve söz konusu modelin bir kuantum optik deney düzeneği ile nasıl gerçekleştirilebileceği de gösterilecektir.

Yer: MSGSÜ Bomonti Yerleşkesi, Fizik Bölümü Lisansüstü Dersliği
Tarih: 11 Şubat 2020 Salı, 15:00