Zaman, evren ve gerçeklik kavramlarını yeniden gözden geçirmemizi sağlayacak kadar büyük bir şey kullanabilir miyiz? Evet, Quantum her şeyi yeniden yorumlamamızı sağlıyor. Gözlemci her şeyi değiştiriyordu ve herkes kendi gerçekliğini yaratıyordu. Dünyamıza olasılıklar hükmediyor ve zaman sandığımız gibi tek yönde akmıyor.
Peki tüm bu çılgın fikirler hayatımıza nasıl sığacak?
1967 yılında John Clauser adında bir bilim adamı astrofizik alanında doktorasını tamamlamak üzereydi. Seçtiği konu kuantum mekaniğiydi.
Clauser, doktora çalışmalarını yaparken ünlü bir fizikçi olan John Bell’in el yazısıyla yazılmış bir notuna rastladı. Bell’in neredeyse tanınmaz hale gelen yazısında, Einstein ile Bohr arasındaki savaşın galibini belirlemenin bir yolunu bulmuşa benziyordu. Makaleyi okuyan Clauser, Bell’in dolaşık moleküllerin gerçekten hayali bir şekilde iletişim kurup kurmadığını veya aralarında bir çift eldiven gibi herhangi bir ilişki olup olmadığını nasıl ifade edeceğini bulduğunu gördü. Üstelik Bell, biraz matematik kullanarak, hayali bir olay yoksa kuantum mekaniğinin tek başına eksik olduğunu gösterdi.
Bell bir teorisyendi, ancak yazıları, birçok dolaşık parçacığı oluşturabilen ve karşılaştırabilen bir makine yapılabilseydi, cevabın bulunabileceğini gösterdi. Closer hemen bu makineyi inşa etmeye başladı.
Clauser binlerce dolaşık molekülü ölçebilir ve bunları birçok farklı şekilde karşılaştırabilir. Sonuçlar gelmeye başladığında, Closer hem çok şaşırdı hem de pek mutlu olmadı. Çünkü denemelerde sonuçları tersine çevirdiği düşünülüyordu. Clauser deneyleri defalarca tekrarlasa da hep aynı sonuçlarla karşılaştı. Diğer bilim adamları daha sonra deney düzeneğini geliştirerek deneylere devam ettiler.
Geliştirilen deney düzeneğine göre, bir parçacığın diğeri üzerindeki etkisini ölçmenin tek yolu, birbirleri arasında ışık hızından daha hızlı hareket eden sinyalleri geçirmekti. Ancak Einstein’ın kendisi görelilik teorisinde bunun mümkün olmayacağını gösterdi. Geriye kalan tek açıklama hayali bir olaydı. Deneyin sonuçlarına göre kuantum mekaniğinin matematiği doğruydu. Sonuçlarla birlikte, bu konudaki tüm şüpheler neredeyse ortadan kalktı. Yani dolaşıklık diye bir şey vardı, dolaşık bir molekülün ölçüsü aniden diğerini etkiliyordu. Einstein’ın imkansız olduğunu düşündüğü abartılı olay gerçekten gerçekleşti.
Peki bu dolaşıklık olgusunu teknolojik anlamda kullanabilir miyiz?
Belki de insanlığın en büyük hayali ışınlanmadır. Yani aralarındaki boşluğu kullanmadan bir yerden başka bir yere gitmek, elektronların bir yörüngeden diğerine sıçramasına benzer.
Işınlanmak için dolaşıklığı kullanabilir miyiz?
Bu konuyla ilgili deneyler, Afrika kıyılarındaki Kanarya Adaları’nda şimdiden başladı. Bu deneyler, çapraz bağlama kullanarak küçük molekülleri ışınlamayı amaçlamaktadır.
Dolanık fotonlardan biri laboratuvarda kalırken, diğeri lazer teleskopla adanın diğer ucundaki başka bir laboratuvara gönderilir. Daha sonra üçüncü bir foton getirilir ve ilk laboratuvardaki fotonla etkileşir. Büyük kısım burada başlıyor. Tıpkı diğer laboratuvardaki üçüncü foton gibi, dolaşık foton aracılığıyla etkileşen fotonu üretir. Bu üçüncü foton, aralarındaki boşlukta seyahat etmeden, yani ışınlanma yoluyla diğer laboratuvara gidiyordu.
Ancak bu, moleküler taşınımın ve hatta madde ışınlanmasının ötesine mi geçecek? Atomlardan oluştuğumuza göre acaba bir gün ışınlanabilir miyiz?
Bu, birbirine kenetlenen moleküller sayesinde mümkündür. Bunun için biri bulunduğumuz yerde, diğeri gitmek istediğimiz yerde olmak üzere iki dolaşık molekül odasına ihtiyacımız var. Bu odada vücudumuzdaki tüm moleküller bir bilgisayar tarafından taranır. Taranan ve depolanan bilgiler daha sonra diğer odaya gönderilir ve diğer odaya interlacing ile ışınlanırız. Başta da söylediğimiz gibi, mesele parçacıkların bir yerden başka bir yere taşınması değil, sadece başlangıçtaki kuantum halinin çıkarılması ve diğer odada yeniden yaratılmasına izin verilmesi.
Bugün insan ışınlanmasından çok uzağız. İnsan ışınlaması olsun ya da olmasın, kuantum belirsizliği diğer tüm potansiyel uygulamalara sahiptir. Kuantum bilgisayarlar günümüzün en popüler ve en yaygın bilgisayarlarıdır.
Peki kuantum bilgisayarlar nasıl çalışır?
Aslında normal bilgisayarlarla aynı dili, yani ikili kodu konuşurlar. Bilgisayarların dili, bit denilen 0’lar ve 1’lerden oluşan diziler ve algoritmalardır. Sıradan bir bilgisayar, bu ikili kodları belirli algoritmalar kullanarak birleştirerek milyonlarca işlem gerçekleştirir.
Kuantum bilgisayarlarla aynı şeyi yapar, ancak bir farkla. Normal bir bilgisayarda herhangi bir zamanda 0 veya 1 olan klasik bitin aksine, kuantum biti biraz daha esnektir. Yani hem kübit hem de Q-Bit aynı anda 0 ve 1 olabilir.
Bunun önemi, Q-Bit yardımıyla aynı anda birden fazla işlemi gerçekleştirebilmemizdir. Ayrıca, Q-Bitlerini nasıl bir araya getireceğimizi bulabilirsek, hesaplama gücü katlanarak daha iyi hale gelebilir.
Biliyorum kafan yine çok karışık. Bu nedenle basit bir örnek vermek uygun olacaktır. Dev bir labirent hayal edin ve rastgele kendinizi labirentin ortasında bir yerde hayal edin. Sizi labirentten çıkarmak için 2 bilgisayara da sahip olun. Biri sıradan bitler kullanan günümüz bilgisayarı, diğeri ise Q-bitleri kullanan bir kuantum bilgisayar. Şimdi bu iki cihazın nasıl davranacağını görelim.
Sıradan bir bilgisayar milyonlarca olasılığı tek tek hesaplıyor, yani rastgele birinci geçişe giriyor, hata yapıyor, ikinciye giriyor, hata yapıyor, üçüncüye giriyor ve hata yapıyor. Bu döngü, bilgisayar doğru yolu algılayana kadar devam eder. Günümüz bilgisayarları sorunları böyle çözüyor. Çok hızlı olmasına rağmen, bir seferde yalnızca bir işlem gerçekleştirebilir. Gördüğünüz gibi, bu çok zaman alıyor. Ama tüm olasılıkları bir kerede deneyebilirsek, bu sorunu çok hızlı bir şekilde çözebiliriz. Kuantum bilgisayarlar böyle çalışır. Moleküller aynı anda birçok yerde olabileceğinden, bir bilgisayar aynı anda birçok yolu veya çözümü arayabilir ve anında doğru olanı bulabilir.
Kuantum aleminin güçlerinden yararlanma konusunda gittikçe daha iyi hale geliyoruz. Ancak, bu teorinin temelinde hala büyük bir boşluk olduğu açıktır.
Kuantum mekaniğinin gücünün ve kesinliğinin ortaya çıkmasına rağmen, bilim adamları hala onu anlamakta zorlanıyorlar. Bazı bilim adamları, kuantum denklemlerindeki bazı detayların eksik olduğuna ve atom altı dünyada pek çok olasılık olmasına rağmen, eksik parçaların atomlardan daha büyük dünyadaki şeylere kadar olasılıkları belirleyebileceğine inanıyor. Böylece bu küçük dünyadaki olasılıklar zincirinden biri dışında her şey belirli bir sonuçla netleşir. Başka bir deyişle, bu tek sonuca ulaşabilmemiz için kuantumda hala eksik parçaların olduğuna inanılıyor.
Öte yandan bir başka fizikçi grubu da kuantum dünyasında var olan olasılıkların hiçbir zaman yok olmayacağına inanıyor. Her olası sonuç gerçekleşse de, bunun önemli bir kısmı bizimki gibi bir evrende gerçekleşir. Ancak gerçeklik, hepimizin gördüğü evreni aşabilir ve tüm olasılıkların gerçekleştiği alternatif dünyalar yaratarak sonsuza kadar dallara ayrılabilir. Bu, şu anda kuantum mekaniğinin sınır noktası olarak görülüyor ve kimse nereye gideceğini bilmiyor.
Kuantum mekaniği çok karmaşık bir konudur. Üzerine binlerce makale ve yüzlerce kitap yazıldı. Neredeyse her gün yeni bir teori ortaya atılıyor, asırlık bir geçmişe sahip olmasına rağmen hala kuantumu anlamakta güçlük çekiyoruz.
Yazdığım beş yazıda “miktar”ı hiç bilmeyen birinin bile anlayabileceği şekilde azaltmaya çalıştım ve umarım başarmışımdır.
“Kuantum Mekaniği 1. Bölüm” için tıklayınız.
“Kuantum Mekaniği 2. Bölüm” için tıklayınız.
“Kuantum Mekaniği 3. Bölüm” için tıklayınız.
“Kuantum Mekaniği 4. Bölüm” için tıklayınız.
Kaynak:
Matematiksel Dünyamız – Max Tegmark
Göreli Kuantum Fiziği – Tommy Olson
Kuantum Evreni – Brian Cox ve Jeff Forshaw
Kuantum mekaniği kavramı ve uygulamaları – Noureddine Zeitili
yazar:Oktay Yıldırım
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]