Kuantum Dünyasında Nedensellik Sıralaması Tersyüz Oluyor

Yaklaşık 1 yüzyıl boyunca, biz ölçümle tepelerine çökene dek parçacıkların belirlenmiş özelliklere sahip olmadıkları düşünülüyordu. Bu tür kuantum çılgınlığı, mantığa aykırı paradokslardan oluşan yepy..
Görsel Telif: NiPlot/iStock

Yaklaşık 1 yüzyıl boyunca, biz ölçümle tepelerine çökene dek parçacıkların belirlenmiş özelliklere sahip olmadıkları düşünülüyordu. Bu tür kuantum çılgınlığı, mantığa aykırı paradokslardan oluşan yepyeni bir dünyanın kapılarını aralıyor. Örneğin, tek bir parçacığın iki olay dizisini aynı anda deneyimlemesi mümkün, bu da hangi olayın daha önce geldiğini bilmeyi olanaksız kılıyor.

Queensland Üniversitesi’nden fizikçilerin yaptığı çalışma ve Physical Review Letters dergisinde yayınladıkları makalede, fizikçiler tek bir parçacığın aynı anda iki farklı yoldan geçerek, eylem çiftini hangi olay sırasında tamamladıklarını söylemenin imkansız olduğu, ışık için bir yarış pisti tasarladılar.

Sıkıcı günlük olağan yaşantınızda, bir topu bir yokuştan aşağı yuvarlayabilir ve topun önce A, sonra da B zilini çalmasını sağlayabilirsiniz. Veya farklı bir yol tercih eder, topun önce B zilini, sonra A zilini çalmasını sağlayabilirsiniz. Olayı biraz daha süslemek isterseniz, bir zilin çalınmasının, öteki zilin çalınmasına neden olduğu bir düzenek de hazırlayabilirsiniz. Bu hikayenin kafa karıştırıcı bir tarafı yoktur, çünkü bu evrende bir olay dizisine sahip olaylar kullandık. Olaylardan biri diğerinden önce gelir ve biz de bir nedensellik sırası fikri oluştururuz.

Fakat gerçekliğin, ölçümden önce bir olasılıklar bulutu olduğunu kabul edersek, işler o kadar da basit olmuyor. Bunu göstermek için fizikçiler, parçacığın bütün olası konumlarının süperpozisyonunda (yani bütün konumlarda aynı anda birden bulunduğu durum) birden çok eylemin meydana geldiği “kuantum anahtarı” denilen bir şeyin fiziksel eşdeğerini ürettiler. Bunu basitleştirmek için, araştırmacılar önce ayrılan, sonra bir interferometre içerisinde yeniden birleşen ve içine giren ışığın polarizasyonuna bağlı ayrılan her bir yola erişim imkanı olan bir yol tasarladılar. Ayrılan bir bir yolda seyahat eden ışık, sonrasında birleşir ve özelliklerine bağlı olarak belirgin bir girişim deseni oluşturur. Bu olayda, iki ışık dalgası aslında her iki yolu da aynı anda alan aynı fotondan ibaretttir.

Ölçüm yapılmadan önce bir foton ya yatay ya da dikey yönde polarize olmuş olabilir. Veya daha hassas olmak gerekirse, ölçüm yapılana kadar aynı anda hem dikey hem de yatay yönde polarize olmuş olabilir. Bu tanımlanmamış fotonun polarizasyonu hem dikey, hem de yatay olduğu için, her iki yola da girer ve dikey polarizasyonu olan dalga bir kanala girerken, yatay polarize olan dalga ise ikinci kanala girer. Her iki yolu da takip ederek, ekip yukarıda bahsedilen zillerin, zarif bir biçimde fotonun şeklini değiştiren mercekler biçiminde bir kuantum eşdeğerini elde etti.

Yatay polarize dalga önce A ziline sonra B ziline vururken, dikey polarize dalga önce B, ardından A ziline vurur. Yeniden birleşen fotonun girişim deseni üzerinde yapılan analiz, olası sıralamaların karmaşasına dair işaretler gösterdi. Bir yandan iki ayrı ışık parçacığının (biri yatay, diğeri dikey polarize olmak üzere) her merceği ayrı sıralarda geçtiğini hayal etmek kolaydır. Fakat yine de olan şey bu değil. Bizim olayımızda olası iki geçmişe sahip tek bir foton vardı ve her ikisi de ölçüm yapılana kadar gerçekliğe dönmedi.

Bu kuantum anahtarında A ve B olayları birbirinden bağımsız olsalar da, birinin diğerini etkilediğine dair bağlantı kurulabilir. A, B’ye neden olabilir veya B A’ya neden olabilir. Hepsi olaydan sonra hangi geçmişi istediğinize bağlı.

Geçmişte yaptığınız büyük bir hatayı düzeltmek üzere zamanda geriye doğru yolculuk yapma hayallerini bir kenara bırakırsak, bu olgunun gelişen kuantum iletişim alanında pratik bir uygulaması olabilir. Gürültülü bir kanalda iletilen fotonlar, taşıdıkları kuantum bilgisi için talihsizliğe neden olabilir. Öte yandan, bu fotonları bir kuantum anahtarının yerleştirilmiş olduğu kanallardan yollarsanız, prensipte kuantum bilgisinin geçip gitmesine fırsat tanımış olursunuz. Önbaskı yayın platformu arXiv’de yayınladıkları bir ön makalede, ekip iki gürültülü kanala uygulanan kuantum anahtarının, süperpozisyonun nasıl hayatta kaldığını gözler önüne seriyor.

Bu gerçekliğin bodrumunda nasıl bir mekanizma işliyor, bilinmez, fakat biz bunu anlıyormuş gibi davranmayacağız. Fakat gerçek şu ki, fizikçiler zaten kafa karıştırıcı olan bir teknolojide bunu kullanabilmeyi başardılar.

Kaynak ve İleri Okuma

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv