Genel isimlendirmesi Superconducting Quantum Interference Device (Atomtronik Süperiletken Kuantum Girişim Cihazı) olan cihazlar Josephson eklemleri içeren süperiletken halkalardan oluşmaktadır. Ve çok küçük manyetik alanların ölçülmesinde kullanılır. Zaman içerisinde tıp, bilgisayar, jeoloji, biyofizik ve metrolojinin de uygulama alanı içerisine girmişlerdir.
Los Alamos National Laboratory‘den bir araştırma ekibinin 3 Temmuz 2020’de Nature Communications‘da yayınlanan çalışmasında fizik dünyasının gündemine bomba gibi düşen yeni bir atomtronik cihaz tanıtılmıştır. Bu cihaz, geleneksel SQUID’lerin atomtronik bir versiyonudur. Ultra soğuk atomların kullanımına dayanan bu yeni atomtronik cihaz, kuantum dünyasının tuhaflıklarını anlamdırmak için potansiyel testler sunmanın ötesinde, son derece hassas bazı rotasyon ölçümleri için ve hatta kuantum bilgisayarların bir parçası olarak da kullanılabilme potansiyeli taşımaktadır.
Araştırma ekibi, geleneksel SQUID’lerin, elektron akımlarındaki kuantum girişiminden faydalanan ve bunlarla hassas manyetik alan dedektörlerinin oluşturulması fikrini, yüklü elektronlar yerine nötr atomların kullanılmasıyla değiştirerek; manyetik alanlara cevap vermek yerine, mekanik rotasyon olarak bilinen farklı bir fiziksel fenomene duyarlı atomtronik versiyonunu tanıtmışlardır. Cihazın oluşturulması için, lazerler ile ultra soğuk atomların akışlarının yakalanmasını sağlamışlardır. Atomtronik SQUID, bir metrenin yaklaşık on milyonda biri kadar küçüktür, ancak genellikle kuantum mekaniği yasalarına göre yönetilen moleküllerden ve atomlardan da binlerce kat daha büyüktür.
Süperiletken malzemelerde görülen tünelleme olayı olan Josephon etkisine dayalı olarak çalışmaktadır. Bu etki, ince bir yalıtkanla ayrılmış iki süperiletkende oluşan histeretik akım-gerilim karakteristiğini, kuantum mekaniği ilkelerine göre açıklar. Atomtronik SQUID’de Josephson Etkisi’nin oluşturulmasıyla rotasyona yönelik yüksek hassasiyet elde edilir. Cihaz nispeten büyük ölçekte çalışır ve bundan dolayı bazı teorileri test etmenin önünü açmaktadır. Halen daha prototip aşamasında olan atomtronik SQUID, yeni hassas sistemlere, kuantum bilgisayarların bir parçası olana veya kuantum ile klasik mekanik arasındaki bağlantıya ilişkin öngörüler sunmadan önce geliştirilmesini tamamlamalıdır.
Kaynakça
- C. Ryu, E. C. Samson, M. G. Boshier. Quantum interference of currents in an atomtronic SQUID. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-17185-6
Yoruma kapalı.