Dolanıklık, kuantum boyuttaki 2 parçacığın aralarındaki mesafeden bağımsız bir şekilde
etkileşerek birbirleriyle haberleşmesi olayıdır.
Acaba bu mekanizmanın arkasındaki sırlar nedir
ve bu durumdan nasıl faydalanabiliriz?
KUANTUM DOLANIKLIK NEDİR?
Kuantum dolanıklığı (veya dolaşıklığı) kuantum teorisinin en etkileyici alanlarından biridir. Birbirine yeteri kadar yaklaşan iki parçacık (örneğin iki elektron) arasında bir etkileşim oluşur ve parçacıklar dolanık hale geçer. Bu dolanıklık hali parçacıklar birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsun bu mesafeden bağımsız olarak aralarında anlık bilgi aktarımı yapabilmelerini sağlar.
Elektronlar gibi kuantum parçacıklarda yukarı spin ve aşağı spin olarak adlandırılan ve parçacığın “dönüş” yönünü ifade eden bir özellik vardır fakat kuantum teorisinin belirttiği üzere herhangi bir ölçüm yapılmadığı sürece elektronlar hem yukarı spine hem de aşağı spine aynı anda sahip olduğu bir süperpozisyon durumundadır, ölçüm yapıldığındaysa elektronun olasılıklar denizi tek bir ihtimale çöker ve aşağı ya da yukarı spine sahip olur.
(Görsel 2 kaynak: https://byjus.com)
İki elektron gerekli yakınlığa getirilerek dolanıklığa sokulduktan sonra elektronlar birbirinden ayrılır ve ardından birinin spini ölçülürse diğer elektronun da üzerinde ölçüm yapılmadığı halde ilk elektronun zıttı olan spine sahip olacak şekilde belirsizliğinin çöktüğü görülmektedir, yani parçacıklar ölçüm anında birbirleriyle haberleşerek kendi özelliklerini söylemekte ve buna bağlı olarak da diğer parçacığın özelliği belirlenmektedir.
MESAFELER ARASI KORKUNÇ OLAY
Şimdiye kadar dolanıklığın ne olduğundan ve spin kavramından bahsedip dolanık parçaların birbirleriyle iletişim kurduklarını öğrendik. Peki bu iletişimin bir sınırı var mıdır? Cevap her ne kadar inanması güç de olsa hayır. Dolanık parçacıklar galaksinin iki ucuna bile koyulsa birbirleriyle kusursuz bir şekilde anlık olarak haberleşebilmektedirler. Einstein’ın orijinali “spukhaften fernwirkung” olan ve mesafeler arası korkunç olay anlamına gelen sözünün kaynağı da bu durumdur. Çünkü Einstein’ın bulgularına göre evrendeki hiçbir maddenin evrensel hız limiti olan ışık hızını geçememesi gerekirken dolanık parçacıkların haberleşme hızı bir şekilde bunu başarıyor.
DOLANIKLIK İSPATLANDI MI YOKSA SADECE BİR HİPOTEZ Mİ?
Einstein ve Bohr, yaşamları boyunca dolanıklığın varlığı konusunda sürekli olarak tartışmışlardır. Bohr, dolanıklığın gerçek olduğunu savunurken Einstein, hiçbir maddenin ışıktan hızlı gidemeyeceğini dolayısıyla bilginin de ışıktan hızlı aktarılamayacağını söyleyerek dolanıklık hesaplamalarında bir eksiklik veya yanlışlık olduğunu ya da parçacıkların durumunun ne olacağı bilgisinin daha en başından belli olduğunu savunmuştur. İkili arasındaki bu tartışma, dolanıklık taraflar hayattayken deneysel olarak ispatlanamadığından ikilinin ölümüne kadar sürmüştür.
1964 yılında teorik fizikçi olan John Stewart Bell, yayımladığı “Einstein Podolsky Rosen Paradoksu Üzerine” isimli makalesinde dolanıklığın deneysel olarak olarak nasıl ispatlanacağının deneyini kurgulamıştır. Bell eşitsizliğinden yola çıkarak tasarlanan deneylerle dolanıklık kesin olarak ispatlanmış ve 2022 yılında Alain Aspect, John Clauser ve Anton Zeilinger üçlüsüne Nobel fizik ödülünü kazandırmıştır.
(Görsel 3 kaynak: https://evrimagaci.org/uzak-mesafeden-urpertici-etkilesim-kuantum-dolaniklik-nedir-cisimler-birbiriyle-isik-hizindan-hizli-iletisim-kurabilir-mi-12183)
GELECEKTE DOLANIKLIK
Kuantum mekanizmalarının henüz tam olarak anlaşılamamış olmasından dolayı dolanıklık günümüzde etkin olarak kullanılamasa da dolanık parçacıklar arasına dışarıdan herhangi bir harici müdahalecinin girememesi, çok uzak mesafeler arasında bile anlık olarak veri transferi yapabilmesi gibi nedenlerden ötürü orta ve uzak gelecekte kriptoloji, kuantum bilgisayarları, kuantum interneti ve hatta ışınlanma gibi alanlarda kullanılması beklenmektedir.
İlginizi çekebilecek videolar:
https://www.youtube.com/watch?v=JQBBAGAAvD4
https://www.youtube.com/watch?v=Gto1x9zAOv4
https://www.youtube.com/watch?v=Xl3b9kmdmoI
https://www.youtube.com/watch?v=WKYi4g3zAVw
KAYNAKÇA
- Bakırcı, Ç. M. (2022, October 21). Uzak Mesafeden Ürpertici Etkileşim: Kuantum Dolanıklık Nedir? Cisimler Birbiriyle Işık Hızından Hızlı İletişim Kurabilir mi? Evrim Ağacı.https://evrimagaci.org/uzak-mesafeden-urpertici-etkilesim-kuantum-dolaniklik-nedir-cisimler-birbiriyle-isik-hizindan-hizli-iletisim-kurabilir-mi-12183
- Bakırcı, Ç. M. (2022b, October 23). Tanrı zar atıyormuş: Bell eşitsizliği teoremi nedir?
Einstein, evrenin doğası hakkında neden yanıldı? Evrim Ağacı. https://evrimagaci.org/tanri-zar-atiyormus-bell-esitsizligi-teoremi-nedir-einstein-evrenin-dogasi-hakkinda-neden-yanildi-13106 - Togan, E., Chu, Y., Trifonov, A., Jiang, L., Maze, J. R., Childress, L., Dutt, M., Sørensen, A. S., Hemmer, P., Zibrov, A. S., & Lukin, M. D. (2010b). Quantum entanglement between an optical photon and a solid-state spin qubit. Nature, 466(7307), 730–734. https://doi.org/10.1038/nature09256
- Horodecki, R., Horodecki, P., Horodecki, M., & Horodecki, K. (2009). Quantum entanglement. Reviews of Modern Physics, 81(2), 865–942. https://doi.org/10.1103/revmodphys.81.865
Yazar: Enes AKGÜL / Yıldız Teknik Üniversitesi – Moleküler Biyoloji ve Genetik
Merhaba, ben Enes. Yıldız Teknik Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik bölümünde okuyorum. Yeni yerler keşfetmek, bisiklet sürmek, bilgisayar oyunları oynamak ve bilimsel keşifleri takip etmek ilgi alanlarımdır. Aynı zamanda kitap okumayı ve dizi izlemeyi çok severim.
Editör: Hüma COŞKUN / Yıldız Teknik Üniversitesi – Moleküler Biyoloji ve Genetik – Biyomühendislik
Merhaba, ben Hüma. Biyogen Kültür ve Basın-Yayın Kurulu başkanıyım. Yıldız Teknik Üniversitesi Biyomühendislik ve çift ana dal programıyla Moleküler Biyoloji ve Genetik bölümündeyim. Aynı zamanda İstanbul Üniversitesi Devlet Konservatuvarı yarı zamanlı sertifika programı Obua dalı öğrencisiyim. Enstrüman çalmanın, şarkı söylemenin, birçok dalda okuma ve araştırma yapmanın beni tarif eden şeyler olduğunu söyleyebilirim. Biyogen’de yazdığım ve editlediğim yazılar mevcut, isterseniz gelin birlikte inceleyelim.
Editör: Buse UÇAR / Yıldız Teknik Üniversitesi – Biyomühendislik
Merhaba, ben Buse. Yıldız Teknik Üniversitesi Biyomühendislik bölümü öğrencisiyim. Bilimin ve biyolojinin olduğu her alanda çalışmaktan mutluluk duyarım. Kitap okumak hayatımın büyük bir bölümünü oluşturur. Ayrıca gezmek ve resim çizmek de hobilerim arasındadır.