Bilgi, alışıla geldik şekliyle, bellek cihazları gibi fiziksel sistemlerde depolanır. Bir süre önce yapılan bir çalışmada ise araştırmacılar enformasyon depolamak ve gizlemek için değişik bir yol denedi: Bilgiyi sistemlerin kendilerinin yerine, iki ya da daha fazla sistem arasındaki kuantum bağlaşıklıklara (korelasyonlara) depolamak! "Maskeleme" adı verilen bu düşünce, bilgiyi yok etmeden ona herkesin erişmesini önlemenin bir yolu; çünkü kuantum enformasyonu yok etmek olanaksız.

Daha önce yapılan çalışmalarda klasik enformasyonu maskelemenin olanaklı olduğu gösterilmesine rağmen, yeni çalışmada fizikçiler, belirli istisnalar olmakla birlikte, genel olarak iki sistem için kuantum enformasyonu maskelemenin olanaksız olduğunu gösterdi. Bu sonuç, klasik ile kuantum enformasyon arasındaki önemli bir farkı vurguluyor ve -istisnalara bağlı olarak- gizlice kuantum bilgi paylaşmak için potansiyel uygulamalara kapı aralayabilir.

Avustralya'daki Monash Üniversitesi'nden Kavan Modi ile Hindistan'daki Harish-Chandra Araştırma Enstitüsü'nden Arun Kumar Pati, Aditi Sen(De) ve Ujjwal Sen adlı fizikçilerin, kuantum enformasyonu maskelemenin olanaksızlığı üzerine yazdıkları makale Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.

Maskeleme Yok

"Kuantum enformasyon, pek çok yönden klasik enformasyondan farklıdır. Araştırmacılar bu soru üzerinde kuantum enformasyonun ilk günlerinden beri kafa yoruyor ve birkaç önemli "no-go" (olanak-yok; belli bir durumun fiziksel olarak olanaksız olduğunu ortaya koyan) sonuca ulaştılar; klonlama-yok, silme-yok ve gizleme-yok teoremleri gibi," diyor Pati. 2007 yılında, o ve çalışma arkadaşı Samuel Braunstein, gizleme-yok teoremini kanıtlamıştı.

Adlarından anlaşıldığı gibi, bu olanak-yok teoremleri, kuantum enformasyonu klonlamayı, silmeyi ve gizlemeyi yasaklıyor; bu işlemlerin hepsi klasik enformasyon için mümkündür. Bu farkın oluşma nedeni, olanak-yok teoremlerinin doğrudan kuantum mekaniğinin temel yasalarından doğuyor olmasıdır; yani klasik karşılıkları yoktur ki bu da kuantum enformasyonun bu anlamda klasik enformasyondan daha sağlam olduğuna işaret ediyor.

Yeni yapılan çalışma, listeye bir başka olanak-yok teoremi daha ekliyor: Maskeleme-yok teoremi. Fizikçiler, kuantum enformasyonu (kuantum durumlar biçiminde) bir A fiziksel sisteminden, A ile ikinci bir B fiziksel sistemi arasındaki kuantum bağlaşıklıklara, ne A'nın ne de B'nin enformasyon içermeyeceği bir şekilde haritalamanın olanaksız olduğunu kanıtladı. Yani, bağlaşıklıklara kuantum bilgiyi bütünüyle depolamak, bir anlamda iki sistem arasında "onu yaymak" olanaksız.

"Maskeleme sürecinde şu soruyu sorarız: Eğer kuantum enformasyon A altsisteminde yoksa, B altsisteminde de yoksa, o enformasyon sadece kuantum bağlaşıklıklarda, Einstein'ın "hayaletimsi" dediği bağlaşıklıklarda kalabilir mi?" diyor Moldi. "Maskeleme, ne A tarafından ne de B tarafından okunamayacak şekilde, her iki altsistemde de enformasyonun bütünüyle perdelenmesiyle yakından ilgili. O halde, eğer kuantum enformasyon A ve B altsistemlerinin her ikisine de görünmezse ve enformasyonu sadece hayaletimsi bağlaşıklıklarda saklamak istiyorsak, o zaman kuantum mekaniği buna izin vermez."

Dikkate Değer İstisnalar

Maskeleme-yok teoremi keyfi kuantum durumlar için geçerli olsa da, fizikçiler şaşırtıcı ölçüde çok sayıda özel kuantum durumunun da maskelenebilir olduğunu gösterdi. Benzer istisnalar klonlama-yok ve silme-yok teoremleri için de mevcut; ortogonal durumlar gibi belirli kuantum durumlarında bunlar olanaklı olabiliyor. Hepsi birlikte düşünüldüğünde, kuantum ile klasik enformasyon arasındaki sınırın oldukça buğulu olduğu görülüyor.