Bilinmeyen bir kuantum durumunun bir yerden başka yere taşınması için günümüzde kullanılan dolaşıklık temelli kuantum haberleşme düzenekleri, gönderici ile alıcı arasında klasik parçacık taşınımını gerektirir. Geçtiğimiz haftalarda Çin'de bulunan Harbin Teknoloji Enstitüsü, Yanbian Üniversitesi ve Changchun Üniversitesi'nden araştırmacıların yayımladığı bir makalede ise kuantum bilginin iki uzak katılımcı arasında hiçbir fiziksel parçacık alışverişi olmadan transfer edilebildiği gösteriliyor.

Bilimciler bunu iki yerel olmayan kubiti etkileşim olmadan birbirleri ile dolaşık duruma getirerek başarıyor. Yani bu düzenek ile bilinmeyen bir kubit, deterministik olmayan bir biçimde, taraflar arasında klasik haberleşme ya da dolaşıklık olmadan da transfer edilebiliyor. Dahası bu yaklaşım, aralarında etkileşim olmayan iki kubitin dolaşıklaştırılmasını sağlayarak, yeni bir dolaşıklık yaratma yöntemi sunuyor.

Scientific Reports dergisinde yayımlanan makalenin yazarlarından Shou Zhang şöyle diyor: "Uzun zamandır bilgi transferi için fiziksel parçacık alışverişinin gerekli olduğu varsayılmaktaydı. Bu düşünceye ilk olarak 2013 yılında Hatim Salih ve çalışma arkadaşları tarafından meydan okundu . O çalışmada iki konum arasında, fiziksel parçacık aracılığı olmadan bilgi aktarımı ele alınmıştı. Bu iletişim protokolü bize esin kaynağı oldu ve acaba kuantum bilgiyi de böyle taşımak mümkün mü diye düşündük. Bizim düzeneğimiz de Salih'inkinin klasik bit değil de kuantum bit içeren hâli olarak düşünülebilir."

Kuantum enformasyon biliminde en küçük enformasyon biriminin 'kuantum durum kodlu kubit' olduğunu belirten Zhang, şimdiye dek, bilinmeyen kuantum durum transferi için fiziksel paçacık gönderimi gerektiğini yineliyor. "Örneğin kuantum ışınlama için önceden dolaşıklığın sağlanmış olması ve klasik haberleşme yöntemlerinin uygulanması gerekiyordu. Hem dolaşıklık paylaşımını, hem de klasik haberleşmeyi ise fiziksel parçacık göndermeden başaran olmamıştı. Bizim tasarımızda dolaşıklık paylaşımı ve klasik haberleşme gereksizleşiyor," diyor.

Etkileşim olmadan dolaşıklık mümkün

Makalede, yerel olmayan iki kubitin birbirleri ile etkileşmeden dolaşık duruma gelmeleri sayesinde düzeneğin işleyeceği belirtiliyor. Zhang en zorlu kısmın, Salih'in tasarısındaki engelleyici nesnenin bilinmeyen bir 'varlık ve yokluk süperpozisyonu' durumuna nasıl sokulacağı olduğunu söylüyor. "Dolaşıklık pek çok yerel olmayan kuantum bilgi görevleri için temel kaynak. Bununla birlikte, uzak ayrılabilir durumların sadece yerel işlemler ve klasik haberleşme yoluyla dolaşıklaştırılamayacağı biliniyor. Yerel olmayan etkileşim, dolaşıklık değiştokuşu veya parçacık aracılığı gerektirmekteyken, şimdi etkileşimden bağımsız ölçüm ile dolaşıklık yaratmada yeni bir yol açıldı. İki kubit etkileşim olmadan dolaşıklaşabilir," diyor.

Bu kuramsal çalışmanın uygulamaya dökülmesinde en önemli noktanın engelleyici nesnenin kuantum versiyonu olduğunun ve tipik ışınlamadan farklı olarak bilinmeyen kubitin iki taraf arasında iletiminin deterministik olmayacağının altı çiziliyor. İlkesel olarak kusursuz olan pek çok kuramın pratikte karşılaştığı sınırlamalar düşünülürse, bu yöntemin de taraflar arası uzaklık başta olmak üzere, çeşitli limitler içinde işe yarayabilme olasılığı yüksek görünüyor. Deneycilerin yanısıra, ilkenin ardında yatan mekanizmanın tam olarak açığa çıkarılması için kuramcılara da büyük iş düşüyor.

---

Kaynak:  Nature  "Counterfactual quantum-information transfer without transmitting any physical particles" <http://www.nature.com/srep/2015/150212/srep08416/full/srep08416.html>

---