Kuantum fiziği iki ünlü ve tuhaf kavramı içerir: Birincisi, gözlemden önce, bir parçacık üzerinde yapılan ölçümün sonucunu kesin olarak bilmek imkansızdır; daha ziyade parçacık, birbirini dışlayan birden çok durumu kapsayan bir “süperpozisyon” içinde bulunur. Yani bir parçacık aynı anda iki veya daha fazla yerde olabilir ve sadece baktığınız zaman onu belirli bir yerde bulma olasılığını hesaplayabilirsiniz. İkincisi, birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsunlar, iki nesneyi birleştirebilen ürkütücü bağlantı olan “dolanıklığı” içerir. Hem süperpozisyon hem de dolaşma, kuantum teorisi ile matematiksel olarak tanımlanır. Ancak birçok fizikçi, nihai gerçeklik teorisinin kuantum teorisinin ötesinde olabileceğine inanıyor. Şimdi, fizikçi ve matematikçilerden oluşan bir ekip, kuantum teorisinin doğru olduğunu varsaymayan bu iki tuhaf özellik arasında yeni bir bağlantı keşfetti.
Fizik düşünce kuruluşu Foundational Questions üyesi Ludovico Lami, “Kuantum teorisinin ötesine geçen bu yeni bağlantıyı bulmaktan gerçekten heyecan duyduk çünkü bağlantı henüz keşfedilmemiş daha egzotik teoriler için bile geçerli olacak” diyor. Enstitü, FQXi ve Almanya’daki Ulm Üniversitesi’nde bir fizikçi ise: “Bu aynı zamanda önemlidir çünkü kuantum teorisinin matematiksel formalizminden bağımsızdır ve yalnızca anında operasyonel yoruma sahip kavramları kullanır” diye ekliyor.
Kuantum teorisi, bir asır önceki gelişiminden bu yana fevkalade başarılı olduğunu kanıtlamış olsa da, fizikçiler, kapsayıcı bir “her şeyin teorisi” yaratmak için onu yerçekimi ile birleştirmeye çalıştılar. Bu, kuantum teorisinin gerçekliği tanımlamada son söz olmayabileceğini ve fizikçilere daha temel bir çerçeve aramaları için ilham verdiğini gösteriyor. Ancak bu tür herhangi bir nihai teori, yine de süperpozisyon, karışıklık ve gerçekliğin olasılıklı doğasını içermelidir, çünkü bu özellikler laboratuvar testlerinde defalarca doğrulanmıştır. Lami, bu deneylerin yorumunun kuantum teorisinin doğru olmasına bağlı olmadığını belirtiyor.
Kuantum Kriptografisi
Pratik sonuçları da var. Kuantum dolaşıklığı, kuantum bilgisayarların (belirli görevlerde standart bilgisayarlardan daha iyi performans gösterebilecek makineler) tasarımında ve halihazırda kullanımda olan ve teorik olarak kanallar arasında ultra güvenli iletişim sağlamak için kuantum kurallarını kullanan kuantum şifreleme protokollerinde önemli bir rol oynar ancak gelecekte kuantum teorisinin daha temel bir teori ile değiştirilmesi gerekiyorsa, bu kuralların gerçekten geçerli olmadığını veya bu kriptografik protokollerin vaat edildiği gibi güvenli olmadığını keşfedecek miyiz?
Sorun şu ki, süperpozisyonu ve dolaşıklığı kuantum teorisinin matematiğini kullanmadan bazı genel ve henüz bilinmeyen teoriler açısından analiz etmeniz gerekiyor. Nasıl yaparsın? Lami ve meslektaşları bu bulmacayı kuantum teorisi yerine “genel olasılık teorileri” üzerinde çalışarak çözdüler. Araştırma, kısmen Lami ve diğerlerinin, genelleştirilmiş olasılık teorilerinde zekanın ayırt edici özelliklerini ve sınırlamalarını incelemek için Temel Sorular Enstitüsü’nden (FQXi) aldıkları bir hibe ile desteklendi. “Bu FQXi hibesi bana kuantum mekaniğinin ötesindeki teorilerde bilgi işlemenin bazı evrensel özellikleri hakkında düşünme şansı verdi”, diyor Lami. “Ve incelediğimiz kriptografik ilkel örnek, gizli anahtar dağıtımı, bu formalizmin uygulanabileceği en basit görevlerden biridir.
Fiziksel Gözden Geçirme Mektuplarında yayınlanan yeni makalede ekip, iki fiziksel teorinin, ancak ve ancak her ikisi de yerel süperpozisyonlar sergiliyorsa, birleştirildiklerinde dolaşıklık sergilediğini gösterdi. Bu, dolaşıklık ve süperpozisyonun sadece kuantum teorisinde değil, herhangi bir fiziksel teoride eşdeğer olduğu anlamına gelir. Ayrıca, bu eşdeğerliğin -kuantum veya kuantum ötesi- geçerli olduğu sistemlerde, teorinin yasalarından ultra güvenli şifreleme için yararlanılabileceğini de hesapladılar.
Lami, “Birçoğumuz nihai doğa teorisinin büyük olasılıkla klasik olmayacağına inandığımızdan, kriptografinin sadece kuantum tuhaflığı değil, tüm klasik olmayan teorilerin bir özelliği olduğunu bilmek bir şekilde güven verici” diyor. “Bir gün kuantum teorisinin yanlış olduğunu bulsak bile, gizli anahtar dağıtımının prensipte işe yaradığını bileceğiz.”
Bu yazı Astrafizik.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı phys.orgsitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkıda bulunulmuştur. Bu sebeple Astrafizik.com içerik izinlerine tabidir. Astrafizik.com referans gösterilmek koşuluyla kullanıma izin verilmiştir.
Çeviri: Sinan YAVUZ