Bilim İnsanları İlk Kez Karşı Olgusal Kuantum İletişimi Sağladılar

Parçacık aktarımı olmaksızın iletişim.

Kuantum iletişimi oldukça gariptir, ancak bunun en ilginç biçimlerinden biri, karşı alıcı iletişim olarak adlandırılan; iki alıcı arasında parçacıkların gitmediği kuantum iletişimi türüdür.

Teorik fizikçiler uzun zamandır bu tür bir iletişimin mümkün olacağını öne sürüyordu ancak araştırmacılar ilk defa deneysel olarak bunu başarabildiler. Herhangi bir fiziksel parçacık göndermeden bir yerden bir başka yere siyah-beyaz bir eşlem( kopya) görüntüyü aktarmayı başardılar.

Bu size sıra dışı bir durum olarak gelirse merak etmeyin sonuçta bu kuantum mekaniğidir. Fakat onu parçaladıktan sonra, fiili karşıtı kuantum iletişimi aslında göründüğü kadar garip değildir.

İlk önce, bunun aynı zamanda kuantum teleportasyon olarak bilinen normal kuantum iletişimden nasıl farklılaştığı hakkında konuşalım. Bu da aynı zamanda bir parçacık içermeyen bilgi aktarım biçimi midir?

Pek değil. Düzenli kuantum teleportasyon dolaşıklık prensibine dayanır – iki parçacık ayrılmaz bir şekilde birbirine bağlanır, böylece birine ne olursa olsun birbirinden bağımsız olarak birbirlerini etkileyecektir.

Einstein’ın “uzak mesafedeki ürkütücü eylem” (kuantum dolanıklık teorisi) olarak adlandırdığı şey budur ve bilim adamları onu çok geniş mesafelerde mesaj göndermek için kullanmışlardır.

Ancak, bu tür kuantum teleportasyon bir şekilde parçacık iletimine dayanır. İki parçacık, genellikle, mesajın iki ucunda da insanlara gönderilmeden önce dolaştıklarından (yani, tek bir yerde başlıyor ve aralarında iletişim kurulmadan önce başka bir yere iletilmesi gerekiyor) birlikte olması gerekiyor.

Alternatif olarak, parçacıklar belirli bir mesafeyi dolaşabilir, ancak genellikle ikisi arasında hareket etmek için fotonlar (ışık parçacıkları) gibi başka bir parçacık gerekir.

Öte yandan doğrudan karşı-sonuç kuantum iletişimi, kuantum dolaşıklığı dışında bir şeye dayanır. Bunun yerine, Kuantum Zeno Etkisi adı verilen bir fenomen kullanıyor.

Çok basit bir şekilde,Kuantum Zeno Etkisi kararsız bir kuantum sistemin tekrar tekrar ölçülmesi ile meydana gelir.

Kuantum dünyasında, bir sisteme baktığınızda veya onu ölçtüğünüzde, o değişecektir. Bu durumda, dengesiz parçacıklar ölçülürken bozulmaz, bu nedenle kuantum Zeno etkisi çok yüksek ihtimalle etkili bir şekilde dondurulmuş bir sistem yaratır.

Daha derinlemesine incelemek isterseniz, aşağıdaki video bir açıklama getiriyor:

Karşılıklı kuantum iletişimi, bu kuantum Zeno etkisine dayanır ve aralarında herhangi bir kuantum veya klasik parçacık aktarımı olmaksızın kuantum durumun bir yerden diğerine aktarılması olarak tanımlanır.

Bu, iki yer arasında çalışması için bir kuantum kanalına ihtiyaç duyulur; bu da, bir kuantum parçacığının kanaldan geçeceği ihtimalinin her zaman olduğu anlamına gelir. Bu gerçekleşirse, sistem atılır ve yenisi ayarlanır.

Böyle bir kompleks sistemi oluşturmak için, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar, bir dizi ışın bölücülerin son çıkış portlarına iki adet tek foton algılayıcı yerleştirdi.

Zeno etkisi kuantumundan dolayı sistem belirli bir konumda dondurulmuştur, bu nedenle fotonlar geçildiğinde algılayıcılardan hangisinin kapsamı alanına gireceğini tahmin etmek mümkündür. İç içe geçmiş bir dizi interferometre sistemi, değişmediğinden emin olmak için sistemin durumunu ölçer.

Kuantum dünyasında bütün ışın parçacıkları partiküller yerine dalga fonksiyonları tarafından tam olarak tanımlanabilir. Dolayısıyla, araştırmacılar mesajları ışığa gömmek suretiyle, bu mesajı hiç bir parçacık göndermeden doğrudan iletebiliyorlardı.

Ekip, bu kurulumun temel fikrinin holografi teknolojiden geldiğini açıkladı.

1940’larda, salt ışık yoğunluğunu değil ışık fazını da kaydetmek için yeni bir görüntüleme tekniği olan holografi geliştirildi. “Araştırmacılar bunu Ulusal Bilimler Akademisinin Proceedings gazetesinde yazdılar.

“Ardından biri şu soruyu gündeme getirebilir: Işık evresinin kendisi görüntüleme için kullanılabilir mi? Cevap evet”.

Temel fikir şu ki – birisi Alice’e sadece ışık (kuantum dünyasında bir dalga değil, parçacık gibi davranır) kullanarak bir görüntü göndermek istiyor.

Alice, tek bir fotonu iç içe geçmiş interferometreye aktarır; burada, üç tek foton dedektörü tarafından algılanabilir: D0, D1 ve Df.

Eğer D0 veya D1’i tıklarsa, Alice bir veya sıfıra ait bir mantık  sonucuna varabilir. Df tıklarsa, sonuç yetersiz kabul edilir.

Christopher Packham’ın Phys.org için açıkladığı gibi:

“Tüm bitlerin iletişimi sonrasında, araştırmacılar görüntüyü yeniden bir araya getirebildiler – bir Çin düğümünün tek renkli bir bitmapi – Siyah pikseller mantık 0 olarak tanımlandı, beyaz pikseller mantıksal 1 olarak tanımlandı …

Deneyde, ışığın evresi kendisinin bilgi taşıyıcısı haline geldi ve ışığın yoğunluğu deneyle alakasızdı. ”

Bu, sadece kuantum iletişimi için büyük bir adım değil, aynı zamanda antik eserlerin görüntülenmesi için kullanılabilen teknolojiyi de açıklıyor.

Araştırmacıların gördüklerinin karşı efektif kuantum iletişiminin gerçek bir örneğini oluşturduğundan emin olmak için sonuçların harici araştırmacılar tarafından doğrulanması gerekecek.

Her iki durum da, kuantum dünyasının ne kadar tuhaf ve keşfedilmemiş olduğunun güzel bir gösterisi.

Araştırma Ulusal Bilimler Akademisinin Proceedings dergisinde yayınlandı.

Kaynak: http://www.sciencealert.com/scientists-have-achieved-direct-counterfactual-quantum-communication-for-the-first-time

Çeviri: Selen Berber

One thought on “Bilim İnsanları İlk Kez Karşı Olgusal Kuantum İletişimi Sağladılar”

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.