Özdeş Parçacıkların Dolaşıklığı İçin Yeni Bir Yaklaşım Önerildi

Kuantum dolaşıklık durumunda, dolaşık parçacıklar ne kadar uzaklıkta olurlarsa olsunlar, birini etkileyen bir eylem diğerini de etkiler. Kuantum dolaşıklık derecesini ölçmede kullanılan geleneksel yön..
Görsel Telif:

Kuantum dolaşıklık durumunda, dolaşık parçacıklar ne kadar uzaklıkta olurlarsa olsunlar, birini etkileyen bir eylem diğerini de etkiler. Kuantum dolaşıklık derecesini ölçmede kullanılan geleneksel yöntemler aslında özdeş olmayan parçacıklar için geliştirilmişti; elektron ile proton dolaşıklığı ya da iki farklı tip atomun dolaşıklığı gibi.

Ne yazık ki bu yöntemler iki elektron ya da iki helyum atomu gibi özdeş parçacıklara uygulandığında pek işe yaramıyor; çünkü bu parçacıklar ayırt edilemez oluyorlar. Geleneksel yöntemler çoğu zaman özdeş parçacıklar için sahte olumlu yanıtlar veriyor. Dolaşık olmadıkları açıkça belli parçacıkların bile dolaşık olduğu sonucunu verebilliyorlar.

Dolayısıyla özdeş parçacıklar arasındaki dolaşıklığın derecesini ölçmek için genel bir metod bulunmuyor. Geçtiğimiz yıllarda fizikçiler bu tür bir yöntem geliştirebilmek için çok sayıda girişimde bulundularda da, henüz başarıya ulaşan olmadı. İşin ilginci, ortaya atılan önerilerin çoğu kullanılmakta olan yöntemlere ters düşüyor, hatta bazıları dolaşıklık kavramını baştan tanımlayacak kadar ileri gidiyordu.

Nature Scientific Reports dergisinde geçtiğimiz günlerde yayımlanan bir makalede, İtalya’da bulunan Palermo Üniversitesi’nden Rosario Lo Franco ve Giuseppe Compagno, özdeş olmayan parçacıklar arası dolaşıklığı ölçmek için başarılı şekilde kullanılan yöntemlerle aynı temel kavramları kullanarak, özdeş parçacıklar arası dolaşıklığı ölçebilen bir yöntem geliştirdiklerini açıkladılar.

Lo Franco ve Compagno makalelerinde sorunun kökeninde özdeş parçacıkların özdeş değillermiş gibi gözükmesini sağlayan genel etiketleme anlaşması olduğunu ileri sürüyor. Yani bilinen yöntemlerin özdeş olmayan parçacıklarda işe yarayıp, özdeş parçacıklarda sahte sonuçlar vermesinin nedeni, örneğin her parçacığa bir numara vermek suretiyle yapılan etiketleme olabilir.

“Kuantum kuramında özdeş parçacıklar, fiziksel olmayan etiketlerle adlandırılarak özdeş olmayan bir duruma sokulurlar. Alışılmış uygulamalarda bu prosedür gayet iyi işlemekle birlikte, dolaşıklık gibi bağlaşıklık özellikleri ele alındığında sorunlar çıkıyor,” şeklinde açıklıyor Lo Franco. Etiketlerden bütünüyle kurtularak, Lo Franco ve Compagno ayırt edilemezliğin dolaşıklık derecesi üzerinde nasıl bir etkisi olduğunu araştırmada yeni bir yol açmış oldu.

“Çalışmamızın hassas ama güçlü bir yanı da, onlarca yıldır tartışılan ayırt edilemez parçacıkların dolaşıklığı meselesine ilişkin bazı yaygın kanı ve önyargıları yıkması oldu. Durumlar cinsinden parçacık bazlı yaklaşımlar yapan kitaplarda yazan alışıldık uygulamaların tersine, özdeş parçacıkların isim etiketleri olmadan ele alınabileceğini gösterdik. Böylece dolaşıklığın, ayırt edilemez parçacıklar için standart dolaşıklık kuramı yoluyla incelenmesi mümkün oldu,” diyor Lo Franco.

Yeni yaklaşım nihayetinde şimdiye dek yanıtlanamayan temel soru için de bir cevap sunuyor: İki özdeş parçacık dolaşık mıdır, değil midir? Sonuçlara bakılırsa, eğer karşıt “sanki-spin“li (İng. pseudospin) iki özdeş parçacık (karşıt sanki-spin onları farklı kılmıyor) birbirlerine çok yaklaştırılırsa, uzayda birbirlerinin üzerini örtmeye başlıyorlar ve ardından dolaşık duruma geliyorlar. Bu kuramsal sonuç yakın zamanda elde edilen deneysel bir gözlemi de açıklamaya yardımcı olabilir. Söz konusu deneyde, karşıt spinli iki ultra-soğuk rubidyum atomu, basitçe bir optik cımbıza itilerek dolaşıklık üretilmişti.

Sonuçlar ayrıca özdeş parçacıklar arası dolaşıklık derecesinin, parçacık örtmesinin derecesine bağlı olduğunu ortaya koyuyor. Tam olarak aynı uzay bölgesini kaplayan parçacıklar en yüksek düzeyde dolaşık oluyorlar. Dolaşıklık ie örtme arasındaki bu ilişki özdeş parçacıklara özgü olup, özdeş olmayan parçacıkların dolaşıklığının aynı uzayı kaplamalarıyla temelde bir bağlantısı bulunmuyor.

Buna ek olarak, özdeş parçacıklar arası dolaşıklığın her zaman özdeş olmayanlar arasındakinden yüksek düzeyde olduğunu görülüyor. Bu bulgu, özdeş parçacıkların dolaşıklaşmada özdeş olmayanardan daha verimli olabileceğini akla getiriyor. Dolaşıklığa dayalı kuantum bilgi teknolojilerinin tasarımı açısından bu oldukça önemli bir nokta.

Özdeş parçacık dolaşıklığında örtme kritik bir özellik olduğundan, çalışma sonuçları parçacık örtüşmesinin önemli olduğu sistemlerdeki kuantum bilgi görevleri için kuantum bağlaşıklıkları kullanan yeni deneylerin yolunu açabilir. Böyle sistemlere örnek olarak Bose-Einstein yoğuşuk maddesini, kuantum noktaları, süperiletken devreleri, dalga kılavuzlarındaki fotonları ve biyolojik madde birikintilerini verebiliriz.

“Çalışmamız en temelde kuantum dolaşıklık ile parçacıkların kimlikleri arasındaki ilişkiyi açığa çıkarmaya katkıda bulunuyor. Ayrıca dolaşıklıktan başka bağlaşıklıklarla ilgili çalışmalar için de itici bir güç niteliğinde. Bu alanlar zaten özdeş olmayan parçacıklar açısından çok ilgi görüyor, ama şimdi artık özdeş parçacıklar için de inceleyebiliriz,” diye ekliyor Compagno.


Kaynak: Phys.org, “Entanglement for identical particles doesn’t follow textbook rules”
< http://phys.org/news/2016-02-entanglement-identical-particles-doesnt-textbook.html >

Makale: Rosario Lo Franco and Giuseppe Compagno. “Quantum entanglement of identical particles by standard information-theoretic notions.” Nature Scientific Reports.
< http://www.nature.com/articles/srep20603. On Arxiv: http://arxiv.org/abs/1511.03445 >


 

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