**** Anna, ışık hızına yakın hızlarda hareket eden bir elektronun dönüşünü kullanarak Bill’e bir mesaj yazar. Eğer Anna ve Bill, dönüşü okumak için normal prosedürü kullanırlarsa (standart Latin alfabesiyle resmedilmiştir) Bill, mesajı çözemez ve iletişim başarısız olur. Elektronun dönüşünün yeni bir tanımını kullanıyorlarsa (değiştirilmiş alfabe olarak gösterilen) mesaj doğru okunur ve iletişim kurmak için elektronu kullanabilirler. / Flaminia Giacomini / phys
Kuantum bilgisi; mesajları, kuantum parçacıklarında yazma ve güvenilir bir şekilde okuma olasılığına dayanır. Bununla birlikte, parçacık görecelidir, ışık hızına yakın hızlarla hareket eder. Kısacası standart tekniklerin; açık bir şekilde mesajın kodunu çözmesi imkansızdır ve bu nedenle iletişim başarısız olur.
Yeni bir yöntemin sunulması sayesinde, Viyana Üniversitesi ve Avusturya Bilimler Akademisi‘ndeki araştırmacılar; son derece yüksek hızlarda iletilen kuantum mesajların güvenilir bir şekilde çözülmesini geliştirdiler. Physical Review Letters dergisinde yayınlanan sonuçlar; kuantum bilgisi ve kuantum iletişiminde teknolojik uygulamaların yeni olanaklarını açıyor.
Örneğin; Anna ve Bill, bir kuantum partikül özelliğini kullanarak bir mesaj alışverişinde bulunmak istiyorlar. Birbirlerine partikülün dönüşünün iç formu olan bir elektronun dönüşünü söylüyorlar. Bill’in Anna’nın mesajına mümkün olduğu kadar çabuk ihtiyacı var, bu yüzden Anna’nın elektronunu ışık hızına çok yakın bir hızda göndermesi gerekiyor. Anna’nın laboratuvarında bulunan elektronu lokalize ettiği göz önüne alındığında; Heisenberg Belirsizlik İlkesi*, elektronun hızını isteğe bağlı bir şekilde tanımlamayı yasaklar. Elektron aşırı yüksek hızda hareket ettiğinde, özel görelilik ve kuantum fiziği arasındaki etkileşim; dönme ve elektronun hızının dolanmasına neden olur. Klasik olarak mümkün olandan daha güçlü olan bu korelasyon nedeniyle; Bill standart yöntemle dönüşü okuyamaz. Peki Anna ve Bill iletişim stratejilerini geliştirebilir mi?
Avusturya Bilimler Akademisi’ndeki Aslav Brukner ve Avusturya Bilimler Akademisi’nin Kuantum Optik ve Kuantum Bilgisi Enstitüsü (IQOQI-Viyana) liderliğindeki bir grup araştırmacı; Anna ve Bill tarafından kullanılan standart alfabeye yeni bir alternatif getirdi. Teknikleri, Anna tarafından yazılan ve Bill tarafından okunan mesajın; parçacıkların Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi, çok yüksek hızı ve özel görelilik nedeniyle her iki kuantum mekaniğine göre davranması durumunda bile açıkça çözülebileceğini garanti eder.
Physical Review Letters dergisinde sunulan yeni yöntem; çok hızlı hareket eden kuantum parçacıklarının yeni bir tanımını sunar. Bu nedenle, hem Anna’nın mesajı yazma biçimini hem de Bill’in okuma biçimini değiştirir. Bu tekniğin anahtarı; elektron dinlendiğinde kullanılan standart alfabe ile elektron çok hızlı hareket ettiğinde kullanılan yeni alfabe arasında mesajın yazılma ve okunma biçiminin bir çevirisidir.
Araştırmacı Flaminia Giacomini: “Bu sonuçlar, bu çeviri prosedürünün göreceli kuantum bilgisinde yeni uygulamalara açılabileceğini gösteriyor.”
Örneğin, bu teknik, mesaj taşıyan bir parçacığın iki uzak nokta arasında hızlı bir şekilde seyahat etmesi gereken uydu tabanlı kuantum iletişiminde yardımcı olabilir.
*Heisenberg Belirsizlik İlkesi: 1927 yılında Werner Heisenberg tarafından öne sürüldü. Kuantum fiziğinde Heisenberg’in belirsizlik ilkesine göre, bir parçacığın momentumu ve konumu aynı anda tam doğrulukla ölçülemez.
(momentum değişimi = kütle değişimi x hız değişimi).