Işınlanma Nedir ve Nasıl Olur?
Acaba arada bir araç olmadan bir yerden bir yere ulaşım mümkün olabilir mi? Böyle bir olasılık kuramsal olarak vardır. Son dönemde bilim adamları telecommunication ve transportation kavramlarının özelliklerini birleştiren Teleportasyon (ışınlama) olarak adlandırılan bir sistem üzerinde çalışmaktadırlar. Bu çalışmalar fotonların arada bir taşıcı olmadan bir yerden bir yere taşınmasını konu edinmektedir. Işınlama, bir nesnenin bir mekanda yok olması ve bir başka mekanda aynı atomik yapısı ve özellikleri ile yeniden ortaya çıkması anlamında kullanılmaktadır. Burada ulaşım için zaman ve mekan ortadan kalkmakta, fiziksel bir mesafe geçilmeden, anında bir yerden bir yere ulaşım sağlanabilmektedir.
Işınlanmanın ya da bir maddeye yer değiştirtmenin bilimsel adı teleportasyona feza yürümesi de denmektedir. Kuantum Teleportasyonu da kuantum seviyesindeki atomaltı parçacıklarının (foton gibi) bir yerden bir yere nakli demektir. İnsanlar ışınlama sözcüğüyle, 1960ların sonunda “Uzay Yolu” adlı bir bilim kurgu televizyon dizisi ile tanıştılar. Konunun bilim kurgudan çıkıp gerçek yaşamda konuşulmaya başlaması ise 1990ların başında oldu. Bir fotonun veya bir atomun, arada bir ulaşım aracı olmaksızın, hızlı bir şekilde istenilen yere iletilme ihtimali olduğu tartışılmaya başlandı. Kuantum Teleportasyonu teori düzeyinde ortaya atıldığında Heisenberg’in belirsizlik ilkesine ters düştüğü gerekçesiyle ciddiye alınmamıştır. Bu ilkeye göre, bir nesneyi ışınlamak amacıyla ne kadar yakından kopyalamaya çalışırsanız, özgün durumunu o kadar çok bozarsınız; yani gerçek bir kopyasını yaratamazsınız. Teorinin doğruluğunu kanıtlamak için kuantum mekâniğindeki Einstein-Podolsky-Rosen etkisi (EPR korelasyonu) kullanılırsa, bazı yardımcı parçacıklar vasıtasıyla ispatlanabilecekti. Nihayet Innsbruck deneyinde EPR korelasyonu sayesinde aralarındaki mesafe çok uzak olan iki foton kullanıldı. Bu iki fotonun birinden ötekine o fotonun polarizasyon hâli aktarıldı.’ Bu deneyin kritikleri sonucunda Kuantum Teleportasyonu kanıtlanmış oldu. Ancak ortaya yeni bir sorun çıktı: Bu deneyin sonucu teorik olarak ışık hızının aşılmasıdır. Kuantum Teleportasyonu kanıtlandı ama ışık hızının aşılması gerçekleştirilemedi. Işık hızının aşıldığını tesbit etmek için ışık hızından daha hızlı detektörler gerekli olduğundan ve henüz böyle bîr teknoloji bulunmadığından ışık hızının aşılabileceği tespit edilemedi. Fakat tespit edilememesi demek ışık hızı aşılmıyor demek değildir. Işık hızı uzayda ışığın bir saniyede almış olduğu mesafedir. Bu da 300000 km olup, Dünya’ın çevresini (40 000 km) 1 saniyede 8 kez dolaşmaya eşdeğerdir.Işığın bir yılda almış olduğu mesafe olan ışık yılı yaklaşık 9,5 trilyon kilometredir. Örneğin, Dünya-Güneş arasındaki uzaklık sadece 8 ışık-dakika, yani ışık Güneş’ten Dünya’ya 8 dakikada ulaşır. Dünya’nın ve Güneş Sistemi’nin mensup olduğu Samanyolu galaksisinden sonra bize en yakın galaksi olan Andromeda ise yaklaşık 2,3 milyon ışık-yılı uzaktadır.
Işınlanma Üzerine Çalışmalar ve Deneyler
Aarhus Üniversitesi’den fizikçi Eugene Polzik ve arkadaşları, laboratuvar ortamında, lazer ışığı kullanarak ilk kez “çok miktarda atomun” aradaki mesafeyi aşarak toplu halde taşınmalarını, “ışınlanmalarını” gerçekleştirdi. Daha önce California Institute of Technology‘da yine lazer kullanılarak birkaç atomun taşınmasının 1998‘de gerçekleştirildiği bildirilmişti. Avusturya Innsbruck Üniversitesi‘nden fizikçi Ignacio Cirac, Danimarkalı Polzik ve ekibinin deneyinin ileride kuantum iletişim sistemleri, kuantum hesap işlemleri ve sonunda ışınlama yollarını da açabileceğini söyledi. Cirac, “deney kuantum fiziğinin gelişimi için başarıdır” dedi. Danimarka’lı araştırmacılar, “taşımayı”, en ufak enerji birimi kabul edilen kuantumun atomaltı kaynaştırma metoduyla elde etti. Atomları taşıma ya da ışınlamada kullanılan “Uzaktan atom sarmalaması” kavramı için, yani, iki veya daha fazla atomaltı parçacığın fiziki temas olmadan sarmalanması için Albert Einstein (1979-1955), “bir uzaklıktan hayalet gibi eylem” tanımını kullanmıştı. İsviçre’deki Feeral Teknoloji Enstitüsü’nde (ETH) yapılan deneyde, saniyede 10 bin bitlik veri, aralarında 6 milimetre mesafe bulunan A ve B noktaları arasında ışınlandı. Elde edilen sonuç, ünlü bilimkurgu dizisi “Uzay Yolu”ndaki gibi henüz büyük kütleli canlı nesneler için geçerli olmasa da, gelecekte kuantum bilgisayarlarla elde edilebilecek inanılmaz işlem gücüne dair önemli bir örnek sundu. Gerçekleştirilen yöntem, elektronları kablolar aracılığıyla ya da radyo dalgalarıyla havada taşıyan bilgisayarların yaptığından oldukça farklı. EHT’de yapılan deneyde, tek bir veri parçası bile fiziksel olarak mesafe kat etmedi. Tersine, bir noktada yok olup, bir diğer noktada belirdi. Discovery News’e açıklama yapan araştırma ekibinin başında yer alan Andreas Wallraff “Bir düğmeye basarak ışınlanma işlemini her zaman yapabiliriz” dedi.
Delft Universitesi bilimadamları tarafından gerçekleştirilen önemli bir deneyde, atomlar 3 metre uzağa ışınlandı. %100 başarı ile gerçekleşen deney, gelecekte insanların ve eşyaların ışınlanmasının önünü açtı. Bilim adamları bu deneyle ilk defa, atom altı partiküllere kodlanmış bilgileri ‘ışınlamayı’ başardı. Science dergisinde yayımlanan habere göre, deneyi gerçekleştiren ekibin lideri Profesör Ronald Hanson, “İnsanların da atomlardan oluşan bir yapıdan başka bir şey olmadığını düşünecek olursak, insan ışınlanmasının gerçek olmaması için hiçbir sebep bulunmuyor” şeklinde konuştu. Başka bir deneyde fotonun kuantum hali 25 km uzaktaki kristale optik fiberle ışınlaması başarıldı. Félix Bussières ve arkadaşları sonuçları Nature Photonics’de raporladı. Gerçekleştirilen son deneyler sayesinde fotonun kuantum halinin kristale ışınlanarak ikisinin doğrudan etkileşime girmeden korunabileceği doğrulandı. Birincisi hafıza bankası gibi kullanılarak kristalde fotonun bilgisini depolarken, ikincisi ise teleportasyon etkisini bu mesafeler boyunca taşıyabilecek. Bilim adamları kuantum ışınlamanın sadece haberleşme ve ulaşım alanında değil, tıbbi alanda da yeni gelişmelere neden olacağını söylüyorlar. Her organın kodları kopyalanıp saklanacak, ileride olası bir hastalık veya kaza sonucu organın zarar görmesi durumunda bu kodlar kullanılarak organ eski haline getirilerek tedavi edilecektir.