Kuantum Dolanıklığın Saflığı Açıklığa Kavuşturuldu
Çalışmaları, yirmi yıl önceki hatalı teorileri yeniden gözden geçirip düzelterek teorik sınırı deneysel yeteneklerin çok ötesine taşıyor ve teknoloji yetiştiğinde gelecekteki atılımlar için zemin hazırlıyor.
Kuantum Teknolojisi Modellemesinde Çığır Açan Gelişme
Bir RIKEN matematiksel fizikçisi, bir işbirlikçisiyle birlikte, birçok kuantum teknolojisinde kritik bir rol oynayan bir süreç için tam bir matematiksel ifade türetti. Bu teorik atılım, kuantum hesaplama ve kuantum iletişim gibi alanlarda ilerlemeyi hızlandırmaya yardımcı olabilir.
Birçok yeni nesil kuantum teknolojisi, bir zamanlar Einstein tarafından “uzaktan ürkütücü eylem” olarak tanımlanan garip ama güçlü bir fenomen olan kuantum dolanıklığa dayanmaktadır. Dolanıklık, iki ya da daha fazla parçacık birbiriyle o kadar derinden bağlantılı hale gelir ki, aralarındaki mesafe çok uzak olsa bile birinde meydana gelen değişiklikler anında diğerini de etkiler. Bu bağlantılar, klasik fiziğin başarabileceğinin çok ötesine geçen kuantum korelasyonları üretir.
Kuantum Dolanıklığının Gizemi
Kuantum teknolojilerinin güvenilir bir şekilde çalışabilmesi için saf, gürültüsüz dolaşık durumlara ihtiyaçları vardır. Ancak, mevcut kuantum sistemlerindeki kusurlar nedeniyle, gerçek dünya laboratuvarlarında üretilen dolaşık durumlar genellikle zayıf ve gürültülüdür.
Bu zorluğun üstesinden gelmek için bilim insanları dolaşıklık damıtma (veya dolaşıklık arıtma) adı verilen bir süreç kullanmaktadır. Bu teknik, çok sayıda gürültülü dolaşık durumu alır ve bunları pratik kullanım için gereken ideale daha yakın, daha az ama çok daha güçlü dolaşık çiftlere dönüştürür.
RIKEN Kuantum Hesaplama Merkezi’nden Bartosz Regula, “Dolaşıklık damıtma çok önemli çünkü kuantum protokollerinin gerektirdiği saf dolaşıklık ile laboratuvarda hazırlayabildiğimiz gürültülü dolaşıklık arasında bir boşluk var” diyor.
Teori ve Uygulama Arasındaki Uçurumun Kapatılması
Ancak dolaşıklığın gürültülü kuantum durumlarından ne kadar hızlı damıtılabileceğini matematiksel olarak belirlemek son derece zordur.
Regula, “Bazı çok özel durumlar dışında, dolaşıklık damıtma oranını değerlendiremiyoruz” diyor. “Bu da dolaşıklık damıtma konusundaki anlayışımızı büyük ölçüde sınırlıyor.”
Şimdi, Regula ve Hollanda’daki Amsterdam Üniversitesi’nden Ludovico Lami, daha az katı koşullar için kesin bir ifade türettiler. Bu, bu alanda böyle kesin bir ifadenin türetildiği yalnızca ikinci seferdir.
Bu ilerleme, yirmi yıl öncesine dayanan bir soruya ışık tutmaya yardımcı oluyor. Regula, “Yaklaşık 20 yıl önce bir dizi makale, dolaşıklık damıtımı ile göreli entropi arasında bazı bağlantılar olduğunu gösterdiğini iddia etti” diyor. “Ancak bu sorular son yıllarda yeniden dikkat çekti çünkü dayandıkları orijinal matematiksel kanıtların bir kusur içerdiği tespit edildi.”
İki On Yıllık Bir Kuantum Bulmacasını Yeniden Ziyaret Etmek
Regula, tam bir ifade ortaya çıktığında şaşırdı. “Bir ilişki olabileceğinden şüpheleniyorduk,” diyor Regula. “Ancak bunun için kesin bir ifade bulabilmemiz güzel bir sürpriz oldu.”
İfade çok sayıda kuantum durumunu içeren bir yaklaşıma dayandığı için, deneylerin ifadenin uygulanabilir hale geleceği bir ölçeğe ulaşması biraz zaman alacak.
Regula, “Bu, teorinin deneylerin çok ilerisinde olduğu bir durum” diyor. “Bu oranları görmek için çok sayıda kuantum sistemini aynı anda manipüle etmemiz gerekir, ancak deneyciler şu anda onlarca veya yüzlerce kuantum bitini manipüle etmekte zorlanıyor.
Kaynak: https://scitechdaily.com