‘Kuantum dolanıklığın’ ilk fotoğrafı çekildi

Fiona MacDonald

İnanması zor bir biçimde, bilim insanları tarihte ilk kez kuantum dolanıklığına dair ilk gerçek fotoğrafı çektiler; fizikçi Albert Einstein, bu olguyu çok bilinen ifadesiyle “uzaktan hayalet etkisi” diye nitelendirmişti.

Elde edilen görüntü, İskoçya’da bulunan Glasgow Üniversitesi’nde görevli fizikçiler tarafından yakalandı ve o denli heyecan verici ki, ona bakmadan duramıyoruz.

Çok büyük bir şey gibi görünmeyebilir ama bir anlığına durup düşünün: Bu bulanık gri görüntü, kuantum mekaniğiyle ilgili tuhaf bilim alanını destekleyen ve kuantum hesaplamanın temelini oluşturan parçacık etkileşimini ilk kez gözler önüne serdi.

ZAMAN VE MEKANDAN AZADE BİR BAĞ

Kuantum dolanıklığı, iki parçacık ayrılmaz bir biçimde birbirine bağlandığında ortaya çıkar ve birbirlerinden ne kadar uzak olduklarına bakılmaksızın, birine her ne olursa aynı anda diğer parçacığı da etkiler. Bu nedenle Einstein “uzaktan hayalet etkisi” nitelemesini yapmıştı.

Bu özel fotoğraf, iki foton ile iki ışık parçacığı arasındaki dolanıklığı gösteriyor. Birbirleriyle etkileşime giriyor ve kısa bir anlığına fiziksel durumlarını paylaşıyorlar.

Görüntünün ayrıntılarını barındıran araştırmanın başyazarı Paul-Antoine Moreau BBC’ye verdiği demeçte, görüntünün “doğanın temel özelliklerinin zarif bir ifadesi” olduğunu dile getiriyor.

Moreau ve fizikçilerden oluşan araştırma ekibi, bu inanılmaz fotoğrafı çekebilmek için ‘alışılmadık nesneler’ diye nitelendirdikleri dolaşık haldeki fotonların akışını patlatan bir sistem geliştirdi.

Deney, dört farklı faz (aşama/evre) geçişi sırasında fotonların görüntülerini almayı amaçlıyordu. Aşağıdaki resimde bu fazların tamamını görebilirsiniz:

(Moreau ve araştırma ekibi, Science Advances dergisi, 2019)

Burada baktığınız görüntü, aslında dört fazlık bir süreçten geçen fotonların birden fazla görüntüsünün bir bileşimini sunuyor.

YENİ BİR GÖRÜNTÜLEME SİSTEMİ GELİŞTİRDİLER

Fizikçiler dolanık fotonları böldüler ve dört faz geçişini tetikleyen ve ‘β-Baryum Borat’ adıyla bilinen sıvı kristal bir malzemeden geçirdikleri ışını verdiler.

Bunun yanı sıra, sıvı kristalden geçmemiş olsa da, aynı faz geçişlerinden geçirilen dolanık bir çiftin fotoğraflarını çektiler.

Aşağıdaki kurulumda işleyen süreci görebilirsiniz: Dolanık foton demeti sol alttan gelir, dolanık çiftin yarısı sola bölünür ve dört fazlı filtrelerden geçer. Dümdüz devam eden diğerleriyse filtrelerden geçmez, fakat aynı faz değişimlerine maruz kalır.

(Moreau ve araştırma ekibi, Science Advances, 2019)

Kamera, bunların görüntülerini aynı anda yakalayabildi ve her ikisinin de bölünmüş olmasına karşın aynı yöne doğru hareket ettiğini gözler önüne serdi. Farklı biçimde söylersek, (parçacıklar) dolanık haldeydiler.

Einstein kuantum dolanıklığı dünyaya tanıtırken, daha sonraki bir kuşaktan olan fizikçi John Stewart Bell kuantum dolanıklığın saptanmasına yardımcı oldu ve ‘Bell Eşitsizliği’ adıyla bilinen bir deney kurulumu oluşturdu. Deneyde temel olarak Bell Eşitsizliği’ni kırabildiğiniz durumda, gerçek kuantum dolanıklığını doğrulayabiliyorsunuz.

Science Advances dergisine bir mektup gönderen araştırma ekibi, “Burada, gözlemlenen görüntüler içinde Bell Eşitsizliği’nin ihlal edildiğini gösteren bir deneyden bahsediyoruz,” diyor.

“Bu sonuçların her ikisi de yeni kuantum görüntüleme sistemlerinin yolunu açıyor… ve uzamsal değişkenlere dayalı kuantum bilgi sistemleri için umut vaat ediyor.”

Araştırmanın ayrıntıları Science Advances dergisinde yayınlandı.

* Yazının aslı Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)