İsviçre’de yapılan bir deney
sırasında, aralarında 10 km
uzaklık olan iki fotonunn,
sonucu önceden bilinemeyecek
olan bir durumda, tıpatıp aynı
şekilde davrandıkları görüldü.
Adeta bir foton telepatisi söz
konusuydu. Deney Cenevre’de ve
ondan sırasıyla 7,3 km ve 4,5 km
uzaklıktaki Bernex ve Bellevue
kentleri arasında yapıldı.
Telepatik Parçacıklar
Bir lazerden çıkan bir foton Bir
KnbO3 kristalinden geçerken daha
az enerjili iki fotona ayrılır.
Her foton bir optik lif içine
girer ve yolu üstünde yarı
yansıtıcı bir aynaya rastlar.
Ayna tamamen rastlantıya bağlı
olarak, fotonu bazen yansıtır,
bazen geçirir. Aynayı geçen
foton bir detektöre çarpar.
Deney şunu göstermiştir:
Aralarında 10 km’den fazla bir
uzaklık bulunan bu iki foton,
her an birbirlerinin tıpatıp
aynı davranışları gösterirler;
şöyle ki fotonlardan biri
aynadan geçmişse, öteki de
yansır.
Söz konusu deney, birbirlerinden
uzak olan iki fotonun, bir
“iletişim halinde” olduklarını
göstermek amacıyla yapılmıştı.
Deneyde aynı kaynaktan, lazerle
uyarılmış bir KNbO3 kristalinden
çıkıp iki farklı yöne giden iki
foton gözlemlendi. Fotonların
her biri optik lif içine
alınarak yarıyansıtıcı bir
aynaya ulaştırıldı. Bu ayna,
adından da anlaşılacağı üzere
bir fotonu bazen geçirir (bu
durumda bir detektör, foton
geçtiğini haber verir), bazen de
yansıtır(bu durumda foton,
hareket yönünü değiştirir).
Yarıyansıtıcı bir aynaya gelen
bir fotonun aynadan geçmesi ya
da yansıması tümüyle rastlantıya
bağlıdır. Çok sayıda deney
yapılarak bunların
istatistikleri dikkate alınırsa
şu görülür : Aynadan geçen ve
yansıyan fotonların sayısı
eşittir; bir başka deyişle ayna
kaç foton geçirmişse o kadar
fotonu da yansıtmıştır. Sağduyu
bize şunu söyler: Davranışları
tümüyle rastlantıya bağlı olması
gereken iki fotondan her
birinin, diğeri gibi davranması
için hiçbir “mantıksal” neden
yoktur. İşte bu deneyi inanılmaz
yapan şey de budur. İsviçreli
fizikçiler kesin olarak şu
gözlemi yapmışlardır: Aralarında
10 km uzaklık olan iki foton,
ayna karşısında her seferinde
birbirleriyle aynı davranışı
göstermişlerdir; fotonlardan
biri yarıyansıtıcı bir aynadan
geçmişse, ondan 10 km uzaktaki
öteki foton da aynı anda
yarıyansıtıcı bir aynadan
geçmiştir. Biri yansıdıysa, aynı
anda öteki de yansımıştır. Sanki
her biri, diğerinin o anda ne
yaptığını bilmektedir. Sanki
fotonlar arasında telepati
vardı...
Daha da garip olan şey şudur:
Özel Görelelik kuramına göre,
hiçbir sinyal ışıktan daha hızlı
( > 300 000 km/saniye) gidemez;
oysa aralarında 10 km olan iki
foton aynı anda ( arada zaman
geçmeden ) aynı davranışı
göstermektedir!
Ne kadar açıklanamaz olursa
olsun, benzer bir olay bilim
adamlarınca daha önce de
görülmüştür. 1981’de Fransız
fizikçi Alain Aspect, Orsay
Optik Enstitüsü’nde daha küçük
ölçekte yaptığı laboratuar
deneylerinde, dünyada ilk defa
iki parçacığın her an özdeş
davranışlar gösterebileceğini
bulmuştur. Ancak İsviçre’deki
deney farklıdır; burada iki
foton arasındaki uzaklık 10
km’dir. İki foton üç kentin
üstünden nasıl elele
verebilmektedir? Bu kadar uzak
bir mesafeyi aşarak iki fotonun
tıpatıp aynı davranışları
yapmasını ne sağlamaktadır? İki
fotonun özel göreliliğe isyan
edercesine, aynı anda aynı
davranışı yapması nasıl
açıklanabilir?
Bu gibi sorular yeni değildir.
Fizikçiler teknolojik
yetersizlik nedeniyle kuantum
deneyleri yapamadıkları
zamanlarda bile bu konu üzerinde
düşünüyorlardı; kuantum
fiziğinin doğuşunu izleyen
yıllarda ( 1900-1920’ler arası)
en azından kuramsal olarak,
atomdan küçük madde
parçacıklarının inanılmaz
davranışlarına tanık oldular.
Evren’deki bütün cisimlerin
dalga-parçacık ikilisinden
oluştuğunu anladılar.
Bu ikilik (düalite) kuralından
büyüleyici özellikler ortaya
çıktı. Bunlardan biri de şuydu:
İki dalga-parçacık
“birleşebilir”: Her birinin
değişkenleri (enerji, hız, konum
vb), aynı anda denklemin içinde
tekleşir. İki dalga-parçacık tek
dalga-parçacık halini alır. Bu
durumda bu iki dalga parçacığın
“kuantum uyumu” halinde
oldukları söylenir.
Özel görelilik kuramı (ki
doğruluğu defalarca denenmiştir)
nedensellik ilkesini ( nedenin
sonuçtan önce gelmesi)
garantilemiştir. Eğer bilginin
ışıktan hızlı gidebildiğini
kabul edersek, bazı kesin
yasalar nedensellik ilkesini
altüst eder ve örneğin elektrik
düğmesini çevirmeden ışığın
yanması gibi saçmalıklar ortaya
çıkar. Bu defa yeni yasalar
bulmak gerekir. Bu deneyde
görüldüğü üzere aynı anda
birbirinden uzak iki noktada
aynı davranış, modern fizik
yasalarını tehlikeye sokar mı?
Buna yanıt verebilmek için basit
bir bilgi iletim deneyi hayal
edelim.
Varsayalım ki bir astronot ,
dünya’dan 1 ışık yıl uzakta bir
göktaşı üzerinde bulunuyor.
Dünya’ya geri dönüşü başlatmak
için Dünya’daki üsten haber
bekliyor. Dünya “dön” emrini
radyo dalgalarıyla yollarsa
bunlar ışık hızıyla yayılacak ve
astronot bu haberi 1 yıl sonra
alacaktır. Peki, Dünyalılar
astronota bu haberi anında
ulaştırabilmek için, yukarıdaki
deneyde gördüğümüz, fotonlar
arası bağıntıyı kullanamazlar
mı?
Varsayalım ki astronot,
bağıntılı bir foton çiftinden
tek bir foton alarak,
beraberinde göktaşına götürdü.
İkiz fotonlardan diğeri,
dünyadaki bilim adamlarının
elinde kaldı. Hem göktaşında,
hem de dünyada birer lif (fiberoptik)
çemberi var ve bu çemberde
fotonların dışarı çıkabilmesi
için yarı yansıtıcı bir ayna
bulunuyor.
Bilim adamları astronotu geri
çağırmak istemedikçe, fotonu
çemberde döndürüp dururlar.
Astronotu geri çağırmak
istediklerinde fotonun yarı
yansıtıcı aynadan geçerek
çemberi terk etmesini sağlarlar.
İki foton bağıntılı olduğundan,
astronotun fotonu da
göktaşındaki optik lif aynadan
geçerek çemberi terk eder ve
örneğin ışığa duyarlı bir ekrana
çarpar. Böylece astronot
Dünya’dan gönderilen haberi
anında alır.
Ne yazık ki bu durumda zayıf bir
nokta vardır. Bilim adamları
fotona emir veremez, fotonu
şöyle veya böyle davranmaya
zorlayamaz. Fotonun çember
içinde dönmeyi sürdürmesi veya
aynadan geçip dışarı çıkması
tamamen rastlantıya bağlıdır.
Evet, bu ikiz fotonlar,
aralarındaki uzaklık ne olursa
olsun, her an birbirleriyle
özdeş davranışlar gösterirler;
ancak hangi davranışı
göstereceklerini önceden bilmek
olanaksızdır; bu, tamamen
rastlantıya bağlıdır. Eğer
Dünya’daki bilim adamları fotonu
içerde kalmaya ya da dışarı
çıkmaya zorlarlarsa, fotonu
etkilemiş olurlar. Bu yüzden de
iki foton arasındaki kuantum
uyumunu bozarlar; başka bir
deyişle böyle bir şey
yaparlarsa, artık iki foton her
an aynı davranışı göstermez
olur.
Özetle kuantum fiziğinin büyük
kurallarından biri –ki bir cisim
üzerinde herhangi bir ölçme veya
deney yapılması ile bozulur-
özel görelilik tapınağının
bekçiliğini yapmaktadır.
Fizikçiler derin bir soluk
almıştır; özel görelilik hala
kuantum fiziğine yardıma
koşmaktadır.
Bu kuramsal düşünceler dışında
İsviçre deneyinin yararı :Uzun
süre, kuantum fiziği
deneylerinin ancak laboratuarda
yapılabileceğine inanıldı.
Aralarında 10 km olan iki
fotonun her an tıpatıp aynı
davranışları göstermesi, bu
gerçeğe dayanan yeni bir
teknoloji geliştirilmesi
umutlarını doğurmuştur.
EPR Deneyi
Schrödinger"in, ünlü kedi
paradoksunu ortaya attığı
makalesini yayımladığı yıl, aynı
derecede tuhaf bir kuantum
mekanik olgusunu da Albert
Einstein, Boris Podolsky ve
Nathan Rosen, ortak imzalı
olarak yayımlamıştı. Tarihe EPR
paradoksu olarak geçen bu
düşünce deneyinde, kuantum
mekaniğinin, gerçekliğin
tamamlanmış bir tanımı
olmadığının, eksik olduğunun
sergilenmesi amaçlanıyordu.
Deney, ana hatlarıyla belli bir
noktadan yola çıkan A ve B
parçacıklarıyla ilgileniyordu. A
ve B, taşıdıkları özellikler
bakımından başlangıçta
birbiriyle ilintiliydiler. Öyle
ki, A ile ilgili bir özelliği
ölçecek olursanız, B ile ilgili
olarak aynı özelliği ölçmeden de
bilebiliyordunuz.
EPR Paradoksu: Kuantum
Teleportasyon
EPR deneyini kurgulayanlar,
bunda, belirsizlik ilkesi
bakımından bir tuhaflık
sezinlemişlerdi. Belirsizlik
ilkesi gereğince, bir parçacığın
momentumunu ölçtüğünüzde
konumunu, konumunu
ölçtüğünüzdeyse momentumunu
doğru olarak ölçme şansınızı
kaybediyorsunuz. Peki, elinizde
birbiriyle ilgili ipuçları
içeren A ve B parçacıkları
olduğunda, bunların her birinden
farklı özellikleri ayrı ayrı
ölçerek ikisiyle ilgili tüm
bilgiye ulaşabilir misiniz?
Belirsizlik ilkesi bunu da
yasaklıyor. Ancak, bu yasağın bu
deney kapsamında bile
geçerliliğini koruyabilmesi
için, A ve B arasında bir
"telepati" olması gerekli.
Hatta, EPR deneyi, bu gibi
parçacık ikilileri kullanılarak,
birbirinden uzaktaki "Alice ve
Bob" adlı düş kahramanlarına
ışıktan daha hızlı bir iletişim
kurdurmayı bile başarıyordu.
Einstein, tüm bu
kurguladıklarının akla yakın
olmadığının ayırtındaydı. Zaten,
Podolsky ve Rosen"le birlikte
planladıkları, kuantum
mekaniğinin eksikliğini
sergilemekti
Kaynak;http://tr.wikipedia.org/wiki/Kuantum_kriptografi#2._Kuantum_Mekani.C4.9Fi |