Gerçekliğin duvarı yıkıldı

Ulusal Kanal’da yayınlanan “Biz Yaparız” programında sıkça dile getirdiğimiz gibi, kuantum mekaniğinin en gizemli ve ilgi çekici olaylarından birisi kuantum tünellemedir. Bir elektronun, enerjisi yeterli olmamasına rağmen, engelden (duvardan) geçmesi, fizik dünyasını şaşırtan bir gerçeklikti. Gerçeklik diyoruz çünkü 1980’li yıllarda laboratuvar ortamında nano ölçekte gerçekleşen bu durumun şimdi makro ölçekte yansımaları oluşturulmuştur.

KUANTUMUN ELLE TUTULUR DEVRİMİ

1984–1985 yıllarında üç bilim insanı, süperiletken malzemelerden inşa ettikleri minik bir devre ile trilyonlarca elektronun sanki tek bir kuantum varlık gibi davrandığını ispatladı. Devredeki süperiletken parçalar, ince bir yalıtkan tabaka (duvar) ile ayrıştırıldı ve dış dünyadan izole edilerek bir düzenek oluşturuldu. Bu sistemde akım, dirençsiz olarak akarken aynı zamanda sıfır voltajlı bir durumda gibiydi. Klasik fizik kuralları, bu durumu imkansız olarak nitelendirirken kuantum fizik kuralları mümkün olarak nitelendiriyordu ve kuantum mekaniğinin dediği oldu. Deneyde sistem, hiçbir dış enerji almadan, kuantum tünelleme yoluyla bu duvarı aştı ve devrede ani bir voltaj yükselişine neden oldu.

Daha da dikkat çekici olan ise; bu makroskopik sistem, enerjiyi kesikli paketler halinde emiyor ve salıyordu. Yani hidrojen atomundaki elektron gibi enerjisi kuantize olmuştu. Bu durum, kuantum mekaniğinin yalnızca mikroskobik ölçekteki dünyayla sınırlı olmadığını, makroskobik ölçekte (insan ölçeğinde) de geçerliliğini göstermiş oldu.

80’li yıllarda makroskopik kuantum mekaniksel tünellemeyi keşfeden üç bilim insanı; 7 Ekim 2025 tarihinde İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi tarafından Nobel Fizik Ödülü alarak tarihe geçti. John Clarke (UC Berkeley), Michel H. Devoret (Yale ve UC Santa Barbara) ve John M. Martinis (UC Santa Barbara)’e verilen ödül, “Bir Elektrik Devresinde Makroskopik Kuantum Mekaniksel Tünelleme ve Enerji Kuantumlamanın Keşfi” başlığı ile dikkatleri çekti. Kuantum mekaniği gündelik hayatımızda ve teknolojinin ilerlemesinde öyle bir yer kapladı ki ilk adımı atan bilim insanlarına 40 yıl sonra bile ödülü getirdi. Nobel Fizik Komitesi Başkanı Olle Eriksson’un vurguladığı gibi: “Yüzyıl önce doğan kuantum mekaniği, hâlâ bize sürprizler sunuyor ve son derece yararlı; çünkü tüm dijital teknolojinin temelinde yatmaktadır.”

GÜVENLİKTEN SAVUNMAYA: STRATEJİK BOYUT

Kuantum tünelleme, günümüz kuantum bilgisayarların, çalışma prensiplerine temel oluşturmaktadır. Ayrıca, kuantum şifrelemenin ulusal iletişim güvenliğini dönüştürme potansiyeli bulunmaktadır. Kuantum sensörlerin yeraltı tesislerini, denizaltıları veya füze sistemlerini geleneksel radarların çok ötesinde hassasiyetle tespit edebileceği bilinmektedir. Konuyu derinlemesine incelemek isteyen okurlarımız, kuantumun günümüz teknolojisinde kullanımını anlattığımız yazıyla katkı sunduğumuz Bilim ve Ütopya dergisinin Temmuz 2025 tarihli kuantum sayısına göz atabilir. Transistörler, lazerler, MR cihazları gibi günlük teknolojiler zaten kuantum fiziğinin ürünleridir. Ama şimdi, ikinci kuantum devrimi kapıdadır. Artık sadece kuantumu kullanmakla kalmayacağız, onu kontrol edip programlayacağız.

FELSEFENİN SARSILAN TEMELLERİ

Bu keşif sadece teknik bir başarı değildir; gerçeklik anlayışımıza dair felsefi soruları da yeniden gündeme getirmiştir. Batı düşünce geleneğinde, “gerçek” genellikle gözlemlenebilir, sürekli ve belirgin olmalıdır. Kuantum mekaniğinde ise, evrenin temelinde olasılık, belirsizlik ve eşzamanlı çoklu durumlar geçerliliğini korur. Clarke, Devoret ve Martinis’in deneyleri, bu tuhaf dünyanın soyut denklemlerden ibaret olmadığını, çip üzerinde de ölçülebilir olduğunu bizlere göstermiştir.

TÜNELLEME YAPAN BİZİZ

Kuantum tünelleme, parçacıkların engelleri delmeden geçmesi değil, bizim klasik düşünce kalıplarımızdan kuantum gerçekliğine geçmemizdir. Clarke, Devoret ve Martinis, bize sadece bir devre değil, düşünme biçimimizi yeniden yapılandırmamız için bir fırsat sunmuştur.

Ve bu kez, tünelden geçen şey sadece bir elektron değildir.