İçerik
- Işınlanma Kökleri: Kuantum Fiziği ve Mekaniği
- Temel Kural: Heisenberg Belirsizlik İlkesi
- Uzakta Ürkütücü Aksiyon ve Schrödingers Cat
- Kuantum Işınlama ve Bilim Kurgu
- Işınlanma için Gelecek Ne Tutar?
Işınlanma, madde veya enerjinin, geleneksel fiziksel anlamda mesafeyi geçmeden bir konumdan diğerine aktarılmasıdır. "Star Trek" TV dizisi ve filmlerinden Kaptan James T. Kirk ilk Starship Enterprise mühendisi Montgomery, "Scotty" Scott'a 1967'de beni "ışınlanmasını" söylediğinde, oyuncuların 1993 yılında IBM bilim adamı Charles H'nin çok az şey bildiğini söyledi. Bennett ve arkadaşları, gerçek yaşamda ışınlanma olasılığını öne süren bilimsel bir teori önereceklerdir.
1998'e gelindiğinde, California Institute of Technology'deki fizikçiler, iki konum arasındaki mesafeyi fiziksel olarak geçmeden bir laboratuarda bir ışık parçacığını kuantumla ışınladıklarında ışınlanma gerçekleşti. Bilim kurgu ile bilim olgusu arasında bazı benzerlikler olsa da, gerçek dünyadaki ışınlanma kurgusal köklerinden çok farklıdır.
Işınlanma Kökleri: Kuantum Fiziği ve Mekaniği
1998'deki ilk ışınlanmaya yol açan bilim dalı, köklerini kuantum mekaniğinin babası Alman fizikçi Max Planck'tan alıyor. 1900 ve 1905'teki termodinamik alanındaki çalışmaları onu “kuanta” olarak adlandırdığı farklı enerji paketlerinin keşfine götürdü. Şimdi Plancks sabiti olarak bilinen teorisinde, atomaltı düzeyde, kuantinin hem parçacıklar hem de dalgalar olarak nasıl performans gösterdiğini açıklayan bir formül geliştirdi.
Makroskopik düzeyde kuantum mekaniğindeki birçok kural ve ilke bu iki oluşum tipini tanımlar: dalgaların ve parçacıkların çift varlığı. Parçacıklar, yerelleşmiş deneyimlerdir, hem kütleyi hem de enerjiyi hareket halinde iletirler. Lokalize olayları temsil eden dalgalar, elektromanyetik spektrumdaki ışık dalgaları gibi uzay-zaman boyunca yayılır ve enerjiyi taşır ancak hareket ettikçe kütle taşımaz. Örneğin, bir bilardo masasındaki toplar - dokunabileceğiniz nesneler - parçacıklar gibi davranırken, bir gölet üzerinde dalgalanmalar "suyun net taşınması yok: bu nedenle net kütle taşıması" olmayan dalgalar gibi davranır, Stephen Jenkins, İngiltere'de Exeter Üniversitesi’nde fizik profesörü
Temel Kural: Heisenberg Belirsizlik İlkesi
1927'de, şimdi Heisenberg belirsizlik ilkesi olarak bilinen Werner Heisenberg tarafından geliştirilen evrenin temel bir kuralı, herhangi bir partikülün tam yerini ve iticiliğini bilerek bağlı olan içsel bir şüphe bulunduğunu söylüyor. İğne gibi parça özniteliklerinden birini ne kadar ölçebilirseniz, parçacıkların yeri hakkındaki bilgiler o kadar belirsizleşir. Başka bir deyişle, ilke, partikülün her iki durumunu aynı anda tanıyamayacağınızı, aynı anda birçok partikülün çoklu hallerini bilmediğinizi söylüyor. Kendi başına, Heisenberg'in belirsizlik ilkesi, ışınlanma fikrini imkansız kılıyor. Fakat kuantum mekaniğinin garipleşdiği yer burasıdır ve bunun nedeni fizikçi Erwin Schrödingers'in kuantum dolaşmalarını incelemesidir.
Uzakta Ürkütücü Aksiyon ve Schrödingers Cat
En basit terimlerle özetlendiğinde, Einstein'ın "uzak mesafedeki ürkütücü eylem" olarak adlandırdığı kuantum dolaşma, esas olarak, dolaşmış bir partikül ölçümünün, iki partikül arasında geniş bir mesafe olsa bile, ikinci dolaşmış partikülün ölçümünü etkilediğini söylüyor.
Schrödinger, bu fenomeni 1935'te "klasik düşünce çizgilerinden ayrılma" olarak nitelendirdi ve teoriyi "Verschränkung" veya dolandırıcılık olarak adlandırdığı iki bölümlü bir makalede yayınladı. Paradoksal kedisinden de bahsettiği bu makalede - aynı anda hem ölü hem de diri gözlemlenene kadar aynı anda hem ölü hem de ölü - Schrödinger iki ayrı kuantum sisteminin dolaştığını ya da kuantumlandığını söylemişti. Bir önceki karşılaşma nedeniyle bağlantılı olarak, iki sistem arasındaki uzamsal mesafe ne olursa olsun, diğer sistemin özelliklerini içermiyorsa, bir kuantum sisteminin veya durumun özelliklerini açıklamak mümkün değildir.
Kuantum dolaşımı, bilim insanlarının bugün yaptıkları kuantum ışınlanma deneylerinin temelini oluşturur.
Kuantum Işınlama ve Bilim Kurgu
Günümüzde bilim adamları tarafından yapılan ışınlanma, kuantum karmaşasına dayanmaktadır, böylece bir partikülün başına gelenler anında diğerine olur. Bilim kurgudan farklı olarak, bir nesneyi veya bir kişiyi fiziksel olarak taramayı ve başka bir yere iletmeyi içermez, çünkü orijinal nesneyi veya kişiyi orijinali tahrip etmeden kesin bir kuantum kopyası oluşturmak imkansızdır.
Bunun yerine, kuantum ışınlaması, önemli bir fark boyunca kuantum halini (bilgi gibi) bir atomdan farklı bir atoma taşımayı temsil eder. Michigan Üniversitesi'nden ve Maryland Üniversitesi'ndeki Ortak Kuantum Enstitüsünden bilimsel ekipler 2009'da bu deneyi başarıyla tamamladıklarını bildirdi. Deneylerinde, bir atomdan gelen bilgi bir metreden diğerine bir metre öteye taşındı. Bilim adamları, deney sırasında her bir atomu ayrı muhafazalarda tuttular.
Işınlanma için Gelecek Ne Tutar?
Bir kişiyi veya nesneyi Dünya'dan uzayda uzak bir yere taşıma fikri şu an için bilim kurgu dünyasında kalırken, verilerin bir atomdan diğerine kuantum ışınlanması çoklu arenalardaki uygulamalar için potansiyele sahiptir: bilgisayarlar, siber güvenlik , İnternet ve daha fazlası.
Temel olarak, bir konumdan diğerine veri iletmeye dayanan herhangi bir sistem, veri iletimlerinin insanların hayal edebileceğinden çok daha hızlı gerçekleştiğini görebilir. Kuantum ışınlanma, üst üste binme nedeniyle herhangi bir zaman atlaması olmadan verilerin bir konumdan diğerine taşınmasıyla sonuçlandığında - ölçümler durumu 0 veya 1'e daraltana kadar bilgisayar ikili sisteminde hem 0 hem de 1'in her iki durumundaki veriler - veri hareket eder Işık hızından daha mı hızlı. Bu olduğunda, bilgisayar teknolojisi tamamen yeni bir devrime girecek.