Başbelası Kuantum: “Işınla bizi Scotty!”
9 Eylül 2018 Bilim Teknoloji

Başbelası Kuantum: “Işınla bizi Scotty!”


Twitter'da Paylaş
0

“Bir insanı oluşturan tüm moleküler yapının, bir yerden bir yere ışınlanması mümkün olabilir mi?”

Dolanıklık, kuantum denklemlerinin sonucu gelişen oldukça karmaşık, beyin yakan bir kuramdır ve bundan daha çılgınca bir fikir neredeyse yoktur. Özetle, birbirleri ile etkileşim içinde olan iki parçacığın gözlem yapıldığı zaman niteliklerinin  senkronize yani eşzamanlı olmasını ve birbirlerine o andan itibaren bağlanmalarını anlatır. (Gözlem yapıldığı anda dalga fonksiyonu çöker ve parçacıklar tanımlı bir durumda kalır.) Aslında buraya kadar garip bir şey yok fakat kuantum mekaniği, bu parçacıkları daha sonra birbirinden ayırsanız bile onların bir şekilde birbirine bağlı kalacağını söyler. Şunu da ekleyelim: ‘Birbirinden ayırmak’ derken evrenin diğer ucuna yollamak da buna dahil! Nasıl yani?

Dolanıklık ilkelerine göre, gözlemlediğiniz bir elektron çiftinin dolanık tekini 28 milyon ışık yılı uzaklıktaki Sombrero Galaksisi’ne yollamış olsanız bile fark etmez. Parçacıkların bir tanesini ölçmeniz diğerinin bilgisini almanız için yeterlidir. Dolanıklık, uzayzaman kavramını hiçe sayar, yani bu iki parçacığın birbiriyle iletişim kurmasını aradaki mesafe ya da zaman engelleyemez. Gözlemlediğiniz dolanık elektronlardan biri saat yönünde dönüyorsa, evrenin diğer ucuna yolladığınız dolanık eşi kesinlikle tam tersine dönüyordur!

“Böyle bir saçmalığı kabul edemem!” dediyseniz yalnız değilsiniz. Albert Einstein bile bu durumun başka bir açıklaması olması gerektiğini öne sürmüştü. ‘Tuhaf davranış’ (spooky action) diye adlandırdığı dolanıklık kavramını, düşünsel bir deney olan ‘bir çift eldiven’ ile açıklama yoluna gitmişti. Einstein’a göre dolanık olan parçacıkları, bir eldivenin sağ ve sol teklerine benzetmeliydik. Eldivenin her bir tekini ayrı kutulara koyup evrenin farklı noktalarına göndermemiz hiç önemli değildi. Herhangi bir kutuyu açınca sol eldiveni görünsek diğer kutuda sağ eldivenin olduğunu anlayabilirdik. Bunu doğrulamak için diğer kutuyu açmamıza ne gerek vardı ki? Einstein’a göre dolanık parçacıklar arasındaki ilişkinin de bir çift eldivende olduğu gibi bir şey olması gerekiyordu.*

Albert Einstein’ın da dahil olduğu kimi öncü kuantum fizikçilerinin girdiği bu labirentin çıkışını bulmak, 1967 yılında Kolombiya Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan acemi çaylak John F. Clauser’a düştü. Einstein’ın izinden giden, kuantum dolanıklığı saçmalığını açıklığa kavuşturmak üzere yola çıkan ve binlerce parçacığın dolanıklığını ölçen bir makine tasarlayan 26 yaşındaki genç, bir süre sonra hüsrana uğradı ama bu arada Nobel'i de kaptı. Einstein yanılmıştı; yani dolanıklık gerçekti! Günümüzde dahi bunun nasıl olduğuna ilişkin sorulara Clauser esprili bir şekilde, “Bu sorunun sorulması artık yasaklanmalı çünkü sadece öyle olduğunu biliyorum, neden olduğuna dair hâlâ en ufak bir fikrim yok!” diye cevap verir.

kuantum

Günümüzde kuantum dolanıklığı deneylerinin en rahat yapılabildiği yer Kanarya Adaları’nda konuşlanmış olan iki gözlemevidir. İki farklı adadaki iki ayrı gözlemevi, Viyana Üniversitesinden Anton Zeilinger’in başında olduğu bir çalışma ile dolanık parçacıklar üzerinde ortak deneyler yapabiliyor. Birbirine dolanık iki fotonun ilki lazer güdümlü bir teleskopla uzaktaki gözlemevine yollanıyor ve geride kalan diğer foton inceleniyor. Dolanık foton çiftlerinin birbiriyle örtüşen deneysel sonuçlar vermesi bir yana, daha sonra üçüncü bir foton geride kalan ikinci dolanık fotonla etkileşime sokulunca, ikinci foton üzerindeki veri değişimi 144 km uzakta olmasına karşın yollanan ilk fotonda eş zamanlı gözlemleniyor. Bu deney, bir verinin herhangi bir bozulmaya uğramadan, bir yerden bir yere ışınlanabildiğini gösteriyor. Günümüzde telekomünikasyonun zaten ışık hızında yapıldığı göz önüne alındığında kuantum dolanıklığı kullanılarak dijital veri alışverişi yapmak ilk başta anlamsız görünebilir, ne var ki eğer gelecekte Mars'taki bir kolonide yaşayan bir akraba ile telefon görüşmesi yapacak olursak her bir ‘alo’nun günümüz teknolojisi ile Dünya'dan Mars'a ulaşması ve cevabın alınması yedi-sekiz dakika kadar sürecektir. (Mars'ın yörüngesel konumuna göre zaman farklılığı olur.) Bu da büyük olasılıkla sohbetin biraz keyifsiz geçmesine yol açacaktır. Ama kuantum dolanıklığı, bu sorunu veriyi eşzamanlı ışınlayarak çözebilir gibi görünüyor.

Hâl böyle iken, kuantum dolanıklığının bir sonraki adımda akla getirdiği şey genellikle bilimkurgu filmlerinden aşina olduğumuz “Işınla beni Scotty!” oluyor. Peki bu deneyler geliştirilirse, insanı oluşturan tüm moleküler yapının bir yerden bir yere ışınlanması gerçekten mümkün olabilir mi? Bizi oluşturan tüm moleküllerin bir Süper Parçacık Tarayıcısı (henüz böyle bir şey yok) tarafından kuantum durumunun belirlenmesi ve gitmek istediğimiz yerde bulunan Dolanık Parçacık Yazıcısına (böyle bir şey de yok) bu bilginin aktarılması yeterli olur mu acaba?

kuantum

Genel anlamda ve kuantum fiziği kuralları çerçevesinde düşündüğümüzde mantıksız görünmüyor –sürekli bir şeyler uyduruyor olmam dışında– fakat tüm moleküllerinizin kuantum durumu ölçüldüğünde ve ışınlanmak istediğiniz noktaya aktarıldığında, özgün olan bedeniniz yok olur. Sizin bire bir aynı kopyanız dolanık moleküller aracılığıyla var olur. (Her bir atom son elektrona kadar bire bir aynı oluyorsa ‘kopya’ demek doğru olur mu; bu da tartışmaya açık bir konu.) Bu durumda şapkayı önünüze koyup düşünebilirsiniz. Acaba oraya ışınlanan ben, gerçek ben miyim? Sizi siz yapan bütün bilginin aktarılmasına karşın yine de şüpheye düşer misiniz? Dolanık moleküllerden oluşan kişi, sizi var eden tüm veriyi eksiksiz aldığı için işlem sonucunda mutlaka, “Evet bu gerçek benim; boş yere tereddüt ettim!” diyecektir fakat bu sözü söylemesi, onun gerçekten siz olduğunuzu kanıtlar mı?

İçinizdeki merak ve bilim aşkı, süper parçacık tarayıcısına balıklama atlamanıza yol açabilir ama ben yine de bir daha düşünün derim. İmzaladığınız kuantum ışınlanma protokolünde, taranan moleküllerinizin ışınlanma sırasında herhangi bir güç kaybı yaşanırsa geri döndürülemeyeceği maddesi küçük harflerle yazılmış olabilir. Kredi kartı alırken aynı hatayı hepimiz yapmıştık fakat bu sefer ödeyeceğiniz bedel yüksek faizden daha fazlası olabilir...

*Albert Einstein’ın bir çift eldiven düşünsel deneyindeki hata şurada. Bir dolanık elektronun spini, gözlem yapılmadan önce belirsizdir. Spin yönünü belirleyen şey gözlemin kendisidir ve değişkendir. Oysa bir kutuda sol eldiven varsa, ne zaman ve nasıl bakarsak bakalım sol eldiveni görürüz. Dolanık parçacıklar arasındaki ilişkiyi makro düzeyde anlatacaksak şöyle bir örnek vermek doğru olacaktır: İki kardeş evden yanlarına birer siyah, birer de beyaz olmak üzere ikişer tişört alarak çıkarlar. Ne giyeceklerine yolda karar vereceklerini söylerler. Farklı yönlere gider ve birbirlerini görmezler ama biz birini yolda siyah tişört giymiş olarak görürsek diğerinin kesinlikle beyaz tişört giydiğini biliriz. Gündüz siyah tişört giyen kardeşin akşam dönerken üstünü değiştirdiğini ve beyaz tişört giydiğini görürsek, diğer kardeşin de tişörtünü değiştirdiğini kesin olarak biliriz!


Twitter'da Paylaş
0

YORUMLAR


İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR