Kuantum Teorisi: Kuantum Dolaşıklığı ve Işınlanma

Sadece birkaç atom kullanarak kuantum radyasyonu (ışınlama) ile bir yerden diğerine seyahat etmek mi? Neden olmasın? Kuantum dolaşıklık kavramı da burada hatırlanır. Kuantum radyasyonu (ışınlama) ile aynı anda kilometrelerce...
Kuantum

Sadece birkaç atom kullanarak kuantum radyasyonu (ışınlama) ile bir yerden diğerine seyahat etmek mi? Neden olmasın?

Kuantum dolaşıklık kavramı da burada hatırlanır. Kuantum radyasyonu (ışınlama) ile aynı anda kilometrelerce uzaklara aynı anda bilgi alışverişi yapmak mümkünken, geçmişten geleceğe bir kuantum mesajı göndermek hakkında ne söyleyebilirsiniz?

Henüz doğru değil, ancak teorik çalışmalar bunun kuantum karmaşıklığı nedeniyle mümkün olma olasılığını destekliyor. Buna bir örnek, bilimkurgu türü “Fringe”de aşık bir çiftin farklı evrenlerden birbirleriyle iletişim kurmasıdır. Fakat bu kuantum dolaşıklığı tam olarak nedir?

Albert Einstein’ın hatası mı yoksa Erwin Schrödinger’in zaferi mi?!..

Kuantum dolaşıklığı, kuantum kriptografisi, kuantum bilgisayarlar ve kuantum radyasyonu, fiziğin en ilginç ve en çok tartışılan alanlarıdır. Ancak dağınıklık, insan saçı veya ip gibi harika şeylerin karışıklığı anlamına gelmez. Kuantum dolaşıklığı, ışık parçacıkları olan fotonlar gibi çok küçük kuantum durumlarının nasıl bir araya geldiğini, birbirleriyle nasıl bağlantılı olduklarını ve bilginin kuantum bitlerini (arşın) nasıl paylaştığını açıklar. Kuantum dolaşıklığı elbette sadece fotonlarda etkili değildir. Bu parçacıklar bir kez birbirine karıştığında, uzayda ve muhtemelen zamanda ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar, bilgi paylaşmaya ve birbirlerini etkilemeye devam ederler. Açık olmak gerekirse,Kuantum mekaniğine göre, bir kuantum yörüngesine sahip iki ikiz parçacık, uzayın herhangi bir yerinde olsalar bile, birbirlerinden sonsuz uzaklıklarda böyle bir kuantum bağlantısını sürdürebilirler. Bu, iki farklı taraftan salınan kuantum dönen parçacıkların, ölçülene kadar farklı ve rastgele dönüşlere (yani, belirli bir açıyla kendi etrafında dönen parçacığın yörüngesine) sahip olduğu anlamına gelir. Bu parçacıklardan birinin dönüşünü ölçmek, bu dönüşün rastgele bir şekilden rastgele bir yörünge oluşturmasına neden olur. Ancak şaşırtıcı olan şu ki, diğer parçacık ikiz parçacığından ne kadar uzakta olursa olsun, rastgele dönüşünü değiştiriyor ve ilk parçacığın yarattığı dönüşü tekrarlamaya başlıyor.sonsuz büyük mesafelerde birbirleriyle böyle bir kuantum bağlantısını sürdürebilir. Bu, iki farklı taraftan yayılan kuantum bükülmüş parçacıkların, ölçülene kadar farklı ve rastgele dönüşlere sahip olduğu (yani parçacığın yörüngesinin belirli bir açıyla kendi etrafında döndüğü) anlamına gelir. Bu parçacıklardan birinin dönüşünü ölçmek, bu dönüşün rastgele bir şekilden rastgele bir yörünge oluşturmasına neden olur. Ancak şaşırtıcı olan şu ki, diğer parçacık ikiz parçacığından ne kadar uzakta olursa olsun, rastgele dönüşünü değiştiriyor ve ilk parçacığın yarattığı dönüşü tekrarlamaya başlıyor.sonsuz büyük mesafelerde birbirleriyle böyle bir kuantum bağlantısını sürdürebilir. Bu, iki farklı taraftan salınan kuantum dönen parçacıkların, ölçülene kadar farklı ve rastgele dönüşlere (yani, belirli bir açıyla kendi etrafında dönen parçacığın yörüngesine) sahip olduğu anlamına gelir. Bu parçacıklardan birinin spininin ölçülmesi, o spinin rastgele bir şekilden belirli bir yörünge oluşturmasına neden olur. Ancak şaşırtıcı olan şu ki, diğer parçacık ikiz parçacığından ne kadar uzakta olursa olsun, rastgele dönüşünü değiştiriyor ve ilk parçacığın yarattığı dönüşü tekrarlamaya başlıyor.Bu parçacıklardan birinin spininin ölçülmesi, o spinin rastgele bir şekilden belirli bir yörünge oluşturmasına neden olur. Ancak şaşırtıcı olan şu ki, diğer parçacık ikiz parçacığından ne kadar uzakta olursa olsun, rastgele dönüşünü değiştiriyor ve ilk parçacığın yarattığı dönüşü tekrarlamaya başlıyor.Bu parçacıklardan birinin dönüşünü ölçmek, bu dönüşün rastgele bir şekilden rastgele bir yörünge oluşturmasına neden olur. Ancak şaşırtıcı olan şu ki, diğer parçacık ikiz parçacığından ne kadar uzakta olursa olsun, rastgele dönüşünü değiştirir ve ilk parçacığın yarattığı dönüşü tekrarlamaya başlar.

kuantum bilgisayar

Bu, herhangi bir mesafede eşit derecede doğrudur. Yani, parçacıklar birbirinden bin ışıkyılı uzaklıkta olsa bile, bir parçacığın dönüşündeki bir değişiklik, diğer parçacığı aynı anda dönüşünü değiştirmeye zorlayacaktır. İlk bakışta ışık hızından daha büyük bir hız yarattığı için Einstein’ın özel görelilik kuramıyla çelişiyor gibi görünse de, gerçekte bu parçacıklar ışığın hız sınırını en ufak bir şekilde ihlal etmezler.

Bu nedenle, ışık hızını aşmak için bir parçacığın diğerine dönüş değişimi hakkında bilgi göndermesi gerekir. Bu, deneylerde gözlenmez. Bir parçacık diğeriyle bilgi alışverişinde bulunmaz, sadece dönüşleri rastgele değiştirir. Bu nedenle, dönüşleri değiştirmek için uzayı ve zamanı görmezden gelen kuantum yörüngeli parçacıklar, gerçekten lamanik ve tembel varlıklar olmaya doğru adaylardır.

Fakat bu karışık parçacıklar birbirleriyle nasıl bilgi paylaşıyor?

Kuantum dolaşıklığı olan ikiz parçacıklar, aynı kuantum mekanik durumdaki parçacıklardır. Aynı kuantum durumundaki parçacıklar, koordinatlar, momentum, dönüş ve polarizasyon gibi önemli fiziksel nicelikleri paylaşır. Bilim adamları, bu parçacıklar arasındaki bilgi paylaşımını kullanarak kuantum iletişimi üzerine araştırmalarına devam ediyor. Kuantum radyasyonu (ışınlanma) da bu çalışmalar arasındadır.

Kuantum mekaniğinin en tuhaf özelliklerinden biri olan kuantum dolaşıklığı, ilk başta birçok bilim insanına mantıksız göründü. Kuantum dolaşıklığının böyle görünmesinin en büyük nedenlerinden biri, dolaşmış parçacıkların aralarındaki büyük mesafeye rağmen birbirleriyle bilgi paylaşabileceği fikriydi. Kuşkusuz bu, klasik fizik dünyasında alışılmadık bir fenomendi ve hala gelişmekte olan kuantum mekaniğinin ilk yıllarında bu fenomen ana tartışma konusu oldu. Tartışmalar bile bu iddiayı ortaya atanların ölümünden yıllar sonra sona erdi. Günümüzde kuantum dolaşıklık, kuantum mekaniğinin karakteristik bir özelliği olan bilim dünyasında kabul edilen ve pratikte uygulanan bir kavram olarak gelecekte hayatımızı değiştirmek üzere olan bir bilimsel araştırma alanıdır.

Kuantum dolaşıklık yoluyla bilgi paylaşımı aslında kullandığım kaynaklarla ilgili. Aslında birbirine dolanmış parçacıkların birbirine bilgi göndermesi söz konusu bile olamaz. İki ikiz parçacık arasındaki mesafeye rağmen, anlık etkileşimler ana tartışma konusudur, ancak bu bilginin birinden diğerine aktarıldığı anlamına gelmez. Bu etkileşim, kuantum süperpozisyon durumunda çiftlerin aynı kuantum durumunu paylaşması ve başlangıçta karışık olmanın bir sonucu olarak mesafeden bağımsız olarak bir trans durumunda olmaya devam etmesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Bu şekilde birbirlerinin kuantum durumlarını anında etkilerler!

Kuantum mekaniğinin benzersizliğini vurgulayan kuantum dolaşıklık kavramı, ilk olarak 1935 yılında bir fizikçi olan Erwin Schrödinger tarafından EPR paradoksu olarak bilinen ve aynı yıl yayınlanan bir makalede tartışıldı. EPR paradoksu 1935’te Albert Enistein, Boris Podolsky ve Nathan Rosen tarafından Canhan Quantum-Mechanical Description of Physical Reality’nin Tamamlandı mı?kuantum mekaniğinin farklı bir açıklaması olarak. Bu makalenin ardından Erwin Schrödinger, Proceedings of the Cambridge Philosophical Society’de yayınlanan iki ayrı bölümden oluşan ve kuantum dolaşıklık terimini ilk kez kullandığı bir makalede EPR paradoksunu eleştirdi. Bu çalışmalar, kuantum mekaniğini eleştirmek için kuantum dolaşıklığın görünüşte mantıksız özelliklerine odaklandı. Ancak Albert Eynsyin’in dolanıqlıq kuantum ifadesini kullanmaya vakti olmadığı gibi, ” uzaktan spooky ” (‘ uzak hayaletimsi domain’) yerine de yapıyordu.

Kuantum sistemleri arasındaki ayrılmaz bağı tanımlayan dolaşıklık teriminin savunucularından biri olan Schrödinger, dolaşıklığın kuantum dünyasının en önemli unsurlarından biri olduğuna inanıyor ve onu “kuantum mekaniğinin düşünceyi klasikten tamamen ayıran karakteristik bir özelliği” olarak nitelendiriyordu. çizgiler.” Schrödinger’in aynı fikirde olmadığı kuantum mekaniğinin sorunlarından biri de Kopenhag yorumuydu . Nedir bu Kopenhag yorumu?

Nils Bohr ve Werner Heisenberg tarafından 1927’de Kopenhag’da ortak bir operasyon sırasında kuantum mekaniği üzerine yürütülen araştırmanın sonucudur. Bohr ve Heisenberg, kuantum mekaniği ile ilgili çeşitli soruları yanıtlamaya çalıştılar.

Kuantum mekaniğinin temel problemlerinden biri, sonucun bir gözlemci tarafından incelenmesi veya bir cihaz tarafından kaydedilmesi sonrasında ölçümün tamamlanmış sayılmasıdır. Daha sonra görüleceği gibi, kuantum mekaniğinin Kopenhag yorumuna göre ölçüldüğü bilgisi, gözlemcinin ölçümden önceki “farkındalığını” değiştirir. Yani bilginin azalmasına neden olur. Gözlemcinin ölçüm süresinin sonunda edindiği deneyime dayanarak gözlemcinin farkındalık seviyesini belirler. Bu veri durumları, gözlemcinin farkındalığına (öznel) bağlıdır. Bu bağlantıdan dolayı, fiziksel gerçeklikte gerçekleşmiş bir durum ile gerçekleşmesi gereken bir durum arasına bir “öznel gözlemci” faktörü yerleştirilir. Bu öznellikten kurtulmak imkansızdır. Dünya ikiye ayrılır:kuantum varlıkları (olasılık dalgaları) ve klasik ölçüm araçlarıyla gerçek nesneler. Gerçek nesnelerle, yalnızca bir ölçümün sonucu olanlar gerçek olarak kabul edilebilir. Bunun dışında gerçek olan hakkında bir şey söylenemez. Denemek için bir atom aldığımızda ve bir süre sonra deney yaparsak, atomun hazırlanması ile deney arasında atomla ilgili doğru olup olmadığını söylemek mümkün değildir. Sadece bir atomu doğrudan gözlemlediğimizde/ölçtüğümüzde sistemde bir “çöküş” meydana gelir, ancak bundan sonra gerçeklikten bahsedebiliriz. Yani, herhangi bir parçacığın dönüş durumu, ölçülene kadar belirsiz kaldı. Schrödinger, böyle bir performansın mantıksız olduğunu göstermek için bir deney yapmaya karar verdi. Bu uygulama şimdi Schrödinger’in Kedisi olarak biliniyor.Gelin bu deneyimle tanışalım.

Deneyin başında kapalı bir kutuda yaşayan bir kedi var. (Kutu içinin hiçbir şekilde gözlenmemesi çok önemlidir. Bunun nedeni Kopenhag yorumudur.) Cihazın kompozisyonu şu şekildedir:

Burada önemli olan, bölünme olasılığının tam olarak %50 olmasıdır. Bu şekilde parçacığın parçalanıp parçalanmayacağı önceden belirlenemez. Sonuç olarak, kutu açıldığında kedi ya zehirlenerek ölecek ya da hayatta kalacaktır.

Ancak deneyimin bir paradoks olarak tanımlanmasının nedeni, deneyimin sonucu değil, gözlemlenmeyen aşamasıdır. Önemli olan, gözlemlenmeden önce kutunun içinde ne olduğudur. Kutu açılıp gözlemlenmeden önce kedinin durumu nedir? Öldü mü yaşıyor mu? Kuantum fiziğine göre hem ölü hem de diridir.

Kutu açılır açılmaz gözlemci katılımcı olur. Kuantum dilinde bu duruma dalga fonksiyonu çöküşü denir. Başka bir deyişle, gözlemci, olasılıklardan birinin bire indirgendiği bir durumda evrene girer.

Albert Einstein da o yıl bir meditasyon pratiği geliştirdi. Akıl yürütmesi, Schrödinger’in kuantum burulma (iki uzak ikiz parçacık arasındaki bilgi paylaşımı) fikrinin yanlış olduğunu göstermeyi amaçlıyordu. Einstein’ın düşünce deneyi de şu soruya dayanıyordu: Eğer iki foton daireselse ve bu iki foton ışık hızında farklı yönlerde hareket ediyorsa ve sadece fotonlar ışık hızında hareket ediyorsa, birindeki değişimi nasıl bilebilirsin? Aynı zaman? Özel bir görelilik kuramına göre hiçbir şey ışıktan daha hızlı olamaz. Yıllar sonra, 1980’lerin başında, Fransız fizikçi Alain Aspect gerçek bir deney yaptı. Ö,Einstein’ın düşünce deneyinde olduğu gibi, birbiriyle iç içe geçmiş iki fotonun ışık hızında hareket ederken nasıl bilgi paylaştıklarına dair bir dizi deney yaptı.

Unsur’un bu deneylerde bulduğu şey inanılmazdı! Aslında, tek bir fotoğrafın ölçümü, birbirine dolanan diğer fotoğrafların durumunu etkiledi. Bu deneyden sonra Einstein’ın “uzaktan ürkütücü eylem” olarak nitelendirdiği durum, kuantum mekaniğinde bir gerçeklik olarak ortaya çıkıyor.

Bu yönün yanı sıra, dünya çapında birçok bilim insanı, kuantum dolaşıklığın olası uygulamalarını ve etkilerini keşfetmeye devam etti. En yakın zamanda, Mayıs 2010’da Çinli bilim adamları, 10 mil veya 16 kilometre mesafedeki bilgilerin kuantum ışınlanmasını başardılar. 16 kilometre öteye bir anda bilgi gönderebildiklerini söylemek daha doğru olur ve bu “kuantum ışınlanma”dır! Ocak 2011’de Avustralya, Queensland Üniversitesi’nden fizikçiler T. Ralph ve SJ Olson, bilginin zaman içinde kuantum ışınlanmasını destekleyen matematiksel formüller geliştirdiler. Bu, geçmişten geleceğe bilginin kuantum telepotasyonunun teorik sunumu anlamına gelir.Oxford Üniversitesi’nden uluslararası bir araştırma ekibine liderlik eden S. Simmons ve J. Morton, Nature dergisinin 19 Ocak 2011 tarihli sayısında, kristal silikonda 10 milyar çift fosfor çifti elde ettiklerini yazdılar. Silikonun geleneksel bilgisayarlarda yaygın kullanımı göz önüne alındığında, bu başarı birçok bilim insanı tarafından katı veya silikon tabanlı bir kuantum veri işlemcisinin, hatta bir kuantum bilgisayarın geliştirilmesinde önemli bir adım olarak görülüyor.Silikonun geleneksel bilgisayarlarda yaygın kullanımı göz önüne alındığında, bu başarı birçok bilim insanı tarafından katı veya silikon tabanlı bir kuantum veri işlemcisinin, hatta bir kuantum bilgisayarın geliştirilmesinde önemli bir adım olarak görülüyor.Geleneksel bilgisayarlarda silikonun popüler kullanımı göz önüne alındığında, bu başarı birçok bilim insanı tarafından katı veya silikon tabanlı bir kuantum veri işlemcisinin, hatta bir kuantum bilgisayarın geliştirilmesinde önemli bir adım olarak kabul edilir.

Kuantum karmaşıklığının daha iyi anlaşılması…

Şimdiye kadar, kuantum dolaşıklığın kuantum mekaniğinin olağandışı bir özelliği olduğu ve bu dolaşıklığın, yani birbirine bağlı ikiz parçacıkların, birbirlerinden ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar birbirlerini etkileyebileceği ya da biz insanların sadece bir tanesi olduğumuz söylendi. ikiz parçacıklar, diğerinin durumunu bilebileceğimizi gördük. Parçacıklardan birinin koordinatlar, momentum ve dönüş gibi fiziksel özelliklere sahip olduğunu zaten biliyoruz ve bu parçacıklardan birinin momentumunu ölçtüğümüzde, örneğin, aslında diğer parçacığın momentumunu ölçüyoruz. Hatta bunun ilk olarak 1980’lerde uygulandığını öğrendik. Bu bilgilerle kuantum karmaşıklığını matematiksel formüller kullanmadan açıklamanın bazı yanlış yorumlamaları önleyeceğini düşünüyoruz.Bu noktada Farabi’nin dediği gibi önce hakikati bilmek gerekir: Ama hakikati bilmek de biraz daha derinden anlaşılıp incelenebilir.

Bir yaşam yaratmanın yolları

Doygunluk, bildiğimiz gibi, atom altı parçacıklar arasındaki etkileşimler yoluyla elde edilir. Bu tür etkileşimlerin sayısız şekilde olabileceğini de söyleyebiliriz. Öte yandan, en yaygın kullanılan yöntemlerden biri, polarizasyonda bükülmüş bir foton çifti oluşturan self-parametrik düşük dönüşüm yöntemidir.

Geçim uygulaması

Kuantum bilgi karmaşıklığı teorisinde birçok uygulama alanı vardır. Geçim nedeniyle imkansız görünen birçok şey olur. Kuantum dolaşıklığın en popüler uygulamaları arasında kodlama ve ışınlanma vardır. Tüm bilim adamları kuantum karmaşıklığının bir kuantum bilgisayarın çalışması için hayati olduğu konusunda hemfikir olmasalar da, kuantum bilgi işleme alanındaki bilimsel araştırmalar hızla büyüyor. Görüldüğü gibi, kuantum teğetliği, kuantum radyasyon (ışınlanma), kuantum kodlama ve hesaplama ile iletişim merkezinde bir kaynak olarak kullanılmaktadır.

Evet! Aynı kaderi paylaştığını düşündüğümüz parçacıkları açıklayan kuantum dolaşıklık kavramının gelecekte bize neler getireceğini kim bilebilir? Ama elbette aynı kaderi paylaşan bu tür kuantum sistemleriyle insan ırkı geleceğini değiştirmeye devam edecek.

Kategoriler
BilimBilim&Teknoloji
Henüz Yorum Yok

Cevap bırakın

*

*

Benzer Konular

  • galaxy-wallpaper-21

    Evrendeki güç, enerji ve enerji akışı

    Dünya olaylarının değişmesinin sebebinin kuvvet olduğunu kabul edersek, bu kuvvetin etkisi altında cismin işaretinin değişim hızının göstergesi de kütledir. Buradaki “kuvvet” terimi “etkileşim” anlamına gelir. “Etkileşim”, gerçek süreçleri gösteren...
  • Max Planck

    Bilim Dünyasının Resmi Görevlisi: Max Planck

    Bilim insanlara gerçek dünya hakkında değişmeyen bilgiler veriyor mu? Max Planck (1858-1947), Newton’un evrenini büyük ölçüde yerle bir eden modern “fizik devrimi” nin önde gelen isimlerinden biriydi. Hayatının çoğunu...
  • Ferromanyetik bir maddeden aşağı ve yukarı spinli elek

    SPİNTRONİKTE YENİ BİR MALZEME: GRAFİN

    Doğada en yaygın elementlerden biri olan karbon sunduğu yeniliklerle bilim ve teknoloji dünyasını meşgul etmeye devam ediyor. Organik dünyanın temel yapıtaşı olmasının yanısıra, karbon atomları sadece dizilimlerini değiştirerek elmastan...