Yeni bir deney kuantum fiziğinin tuhaflığını doğrulayan tüm seçenekleri kontrol etti. Bir açıkkapı Bell denemesinin ilk ispatı Nature dergisinde 21 Ekim 2015’te bir makalede yayınlandı. Bu makale gündelik yaşantımızı yöneten fiziksel yasalar tarafından açıklanamayan bir ilişkiyi paylaşan dolanık durum içindeki parçacıkları onaylıyor.
Bu çalışma bir elektronun spinini etkin bir şekilde ölçen deneycinin bu elektronun dolanık eşinin spininin ölçüldüğü zaman ne olacağını tahmin edebileceğini gösterdi. Bu başarı her iki deney ışık-hızındaki sinyalin parçacıklar arasındaki hareketinden önce tamamlansa bile sürmektedir. Bu durum yerellik adı verilen bir ilkenin ihlal edildiği anlamına geliyor.
Bu deney yerellik ilkesinin kuantum dünyasında uygulanamayacağının en iyi kanıtını ortaya koydu. Bu ilke Dünya üzerinde olan bir olayı Mars’taki olanları anında etkileyemeyeceğini söylüyordu. Araştırmacılar ise kuantum teorisinin yerel olmadığını düşünüyorlardı ama bunun deneysel olarak onaylanması başarılması zor bir şeydi. Ancak kuantum teorisinin yerel olmama durumu yıllar önce Albert Einstein tarafından “uzak mesafeden hayaletimsi etki” ifadesiyle reddedilmişti ve bugün Delft Üniversitesi’nden araştırmacıların gerçekleştirdiği deney ile Albert Einstein’ın haklı olmadığı ortaya çıktı. Bu reddediş, tabii Einstein’ın kuantum teori ile ortaya çıkan belirsizlikten dolayı mutsuz olmasından kaynaklanıyordu. Ancak günümüz fizikçilerinden Geneva Üniversitesi’nde kuantum fizikçi Nicolas Gisin’e göre yerel olmama (İng. nonlocality) kuantum mekaniğin bizim dünya görüşümüz için öylesine temel ve öylesine önemliydi ki böyle bir sonuca ulaşmak bizim için önemlidir.
Einstein’ı yanıltan deney Delft Üniversitesi’nin Kavli Nanobilim Enstitüsü’nde fizikçi olan Ronald Hanson’un liderliğinde bir grup ve İspanya ile İngiltere’den bilim insanlarının katılımıyla gerçekleştirildi.
Araştırmacılar deneylerinde 1964 yılında fizikçi John Stewart Bell tarafından öne sürülen bir deneyi referans alarak “uzaktan hayaletimsi etki”nin gerçek olduğunu kanıtlamanın bir yolu olarak “serbest açıkkapı Bell testi” deneyini tanımladılar.
Araştırmacılar 1,3 kilometre uzaklığında birbirinden ayrılan iki elektronu dolanık hâle getirdiler ve sonra aralarında bilgi paylaştırmayı başardılar. Bu deneyde, Delft Üniversitesi kampüsünün iki uç kısmına (1,3 kilometre uzaklığında) iki elmas yerleştirdiler. Her bir elmas manyetik bir özellik olarak bir spine sahip olan tek elektronlar için küçük bir tuzak içeriyor. Mikrodalga atımları ve laser enerjisi bu elektronları dolanık yapmak ve sonra elektronların spini ölçmek için kullanıldı. Ayrıca bu uzaklık bilginin ölçüm yapılırken zaman içinde geleneksel yolla takas edilmesini önleyecek kadar yeterince büyüktür.
Kuantum mekaniğine göre, parçacıklar bir şekilde gözlenene veya ölçülene kadar biçimsel özellikleri şekillenmez. Bu ölçüm ya da gözlem gerçekleşene kadar, parçacıklar iki veya daha fazla yerde eş zamanlı olarak bulunabilirler. Bir kere ölçüldüklerinde, parçacıklar daha klasik bir gerçekliğe geçerler yani sadece tek bir yerde var olurlar.
Bu deneyin kuantum mekaniğinin temellerinden birini doğrulama dışında kuantum internet olarak bilinen pratik bir uygulaması için gelecek vaad edici bir adım oldu. Günümüzde, internetin ve elektronik ticaret altyapısının güvenliği şifreleme teknolojilerine zorluk çıkartan güçlü bilgisayarlar yüzünden yıpranmaktadır. Dolayısıyla, dolanık parçacık zincirinden oluşan bir kuantum haberleşme ağı daha güvenli küresel bir iletişim ağı kurulabilir.
Kuantum dolanıklık hakkında daha açıklayıcı ve detaylı bilgi için “Kuantum Işınlanma ve Kuantum Dolanıklık” başlıklı yazımızı okumanızı tavsiye ederim.
Gökhan Atmaca, Bilim Uzmanı (MSc.)
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Kaynaklar:
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15759.html
https://www.sciencenews.org/blog/science-ticker/confirmed-quantum-mechanics-weird
http://www.nytimes.com/2015/10/22/science/quantum-theory-experiment-said-to-prove-spooky-interactions.html?_r=0
Görsel, Frank Auperle/Delft University of Technology
