Einstein’ın Ürkütücü Eylemi İlk Kez Büyük Ölçekte Gösterildi!

Bilim insanları, kuantum fiziğini anlamamızda büyük bir adım olan ve makroskopik nesneler arasında gerçekleşen, Einstein'ın "uzak mesafedeki ürkütücü eylem" olarak tanımladığı kuantum dolanıklığı büyük ölçekte göstermeyi başardı.

Kuantum dolanıklık; parçacıkların çok uzak mesafelerde olsalar bile, birbirlerini anında etkileyecek şekilde bağlanması anlamına gelir. Görünüşte, bu güçlü bağ klasik fizik ile ve genel olarak bizim gerçeklik anlayışımız ile ters düştüğü için Einstein bu durumu ürkütücü bulmuştur. Fakat bu olay başından beri modern teknolojinin yapı taşlarından biridir.

Yine de, kuantum dolanıklık şimdiye kadar sadece çalışmalar için çok küçük ölçekli olarak (örneğin ışık ve atomlara dayanan sistemlerde) gösterilmişti.

Ölçeklerin boyutunu arttırmaya yönelik her türlü teşebbüs, dengeyle ilgili sorunlara ve çevresel müdahalelerin bağlantıyı kesmesine neden olmaktaydı. Fakat bu yeni çalışma "ürkütücü eylemin" büyük nesneler arasında da var olabileceğini göstererek tüm algıları değiştirdi.

Bu deneyde bahsettiğimiz büyüklük tabi ki karadelik boyutlarında değil makroskopik boyutlarda bir büyüklük. Deney, iki adet 15 mikrometre genişliğinde titreşen davul derileri (zar) kullanılarak gerçekleştirilir. Bir sonraki aşamada da bu titreşimlerin iki nesne arasında ışınlanıp ışınlanmadığının analizi yapılır.

Araştırmacılar, konuyla ilgili şöyle söylüyor:

Çalışmamız nitelikli olarak kuantum dolanıklılığın alanını yaygınlaştırıyor ve kuantum bilgi işlemesi, hassas ölçümler yapma ve kuantum mekaniğinin sınırlarını test etme etkilerine sahip.

2014 yılına kadar uzanan araştırmalara dayanan deneylerde, büyük nesneleri temsil etmesi için iki titreşen davul derisi ya da teknik terimlerle konuşmak gerekirse mekanik osilatörler kullanıldı. Her biri 15 mikrometre çapında, yani yaklaşık bir insan saçı kalınlığındaydı.

Bu bizim için büyük görünmese de her bir davul derisi trilyonlarca atomdan oluşmaktadır ve bu da daha önce kuantum dolanmasını açıklamak için kullanılan atom boyundaki ölçeklere kıyasla çok daha büyük bir ölçektir.

Ekip, süper iletken bir elektrik devresini yaklaşık -273 santigrat derece olan mutlak sıfırın biraz üzerine soğuttu. Daha sonra ise zayıf mikrodalga alanları kullanarak kontrol ettiler ve ölçüm yaptılar.

Mikrodalgaların uygulanması sayesinde, devredeki davul derisi yüksek ultrason frekansında titreşmeye başladı ve Einstein'ın 1930'larda kafasını kurcalayan tuhaf kuantum durumunu oluşturan titreşimleri üretmeyi başardı.

Ekipten biri olan, Avustralya'daki New South Wales Üniversitesinden Matt Woolley şöyle diyor:

Tabii ki hayal ettiğiniz görüntünün gerçekleşmesi son derece tatmin edici. Bunun gibi deneylerin nihayetinde nelere öncü olacağı, ortaya çıkarabileceği önemli kavramları ve teknolojik gelişmeyi hayal etmek heyecan verici.

Oldukça düşük sıcaklıklar ve devrenin elektrik alanları; her türlü engeli ve davul derilerinden kaynaklanan parazitleri ortadan kaldırarak geriye yalnızca kuantum mekanik titreşimlerinin kalmasını sağladı.

Bir başka etkileyici başarı da dolanıklık durumunu, önceki deneyler bir saniyeden bile az bir süre sürdürebilmişken yarım saat sürdürülebilmesiydi.

Bu buluş çıplak gözle görebildiğimiz bir ölçekte gösterildiğinden yer çekimi ve kuantum mekaniğinin nasıl birlikte çalıştığından tutun, mekanik titreşimlerin dolanma nesneleri boyunca ışınlanma olasılığına kadar, birçok anlamda yeni bir keşfe yol açma potansiyeline sahiptir.

Woolley, "Bir sonraki aşama, mekanik titreşimlerin ışınlandığını göstermek olacak." diyor ve ekliyor: "Işınlamada, bir nesnenin fiziksel özellikleri 'ürkütücü eylem' yolu kullanılarak aktarılabilir."

Einstein'ın kendisi durumu şöyle açıklamıştı: Bir bozuk paranın iki yüzünü ayırırsanız aralarında milyonlarca ışık yılı olsa bile eğer sizde tura varsa diğer yarısı yazı olmalıdır.

Ekipten biri olan, Finlandiya'daki Aalto Üniversitesinden Caspar Ockeloen-Korppi, şöyle söylüyor:

Kuantum ışınlanmasında, fiziksel nesnelerin özellikleri, 'uzak mesafedeki ürkütücü eylem' yolu kullanılarak istenilen mesafe boyunca aktarılabilir. Yine de hâlâ Star Trek seviyesine gelebilmiş değiliz.

Bu çalışmanın bizi nereye götüreceğini söylemek zor olsa da makroskopik kuantum mekaniği alanında atılan bu ilk adımın ne kadar önemli olduğunu unutmamak gerek.

Woolley, The Conversation sitesine verdiği bir açıklamada, "Büyük kuantum makinelerinin çağının geldiği ve burada kalacakları çok açık." demiştir.