Çağdaş bilimin devlerinden biri olan Avusturyalı Fizikçi Erwin Schrödinger (1887-1961), kuantum mekaniğindeki en ilginç özelliği birbirine karıştırdı. Ona göre, bu olgu; kuantum dünyasını klasik dünyadan gerçekten ayırıyor. Dolaşıklık, parçacık veya dalga grupları oluşturulduğunda; etkileşime girdiğinde; her parçacık ya da dalganın kuantum hali, birbirlerinden bağımsız olarak tanımlanamaz. Brezilya’daki São Paulo’nun Fizik Enstitüsü’nün (IF-USP) Üniversitesinde yapılan deneyler; optik bir parametrik osilatör olarak bilinen, basit lazer ışık kaynağı tarafından üretilen altı ışık dalgasını birleştirmeyi başardı.
Deneylerin koordinatörlerinden, IF-USP’de Profesör ve Projenin Baş Araştırmacısı Marcelo Martinelli: “Platformumuz; geniş bir ağın düğümlerini bağlamak gibi, farklı… Fakat iyi tanımlanmış frekanslara sahip birçok optik mod; büyük bir dolanma yeteneğine sahiptir. Bu şekilde üretilen kuantum durumları, tek bir parametre ile kontrol edilebilir: Örneğin; Harici Güç Sistemi Pompalayan Lazer…
Dolaşıklık, farklı sistemler arasında kuantum korelasyonları içeren bir özelliktir. Bu korelasyonlar; kuantum bilgisayarlarını günümüz dünyasında veri güvenliği için kritik bir operasyon olan simülasyonlar veya asal sayı faktörü gibi görevlerin yerine getirilmesinde, geleneksel elektronik bilgisayarlardan üstün kılan önemli bir varlıktır. Bu nedenle, birden fazla dolaşmış bileşenle sistemlerin oluşturulması Kuantum Bilgi Teorisi’nin fikirlerini uygulamada önemli bir meydan okumadır.”
Hızlı İşleme
Önceki araştırmalarda, IF-USP ekibi; Optik Parametrik Osilatör ile iki ve üç modu birbirine karıştırdı. En son deneyler, kodlanacak bilgi için mevcut alanı ikiye katladı.
Deneyi teorik olarak açılamak gerekirse:
Klasik bit; herhangi bir zamanda sadece bir konumda olabilen iki durumlu bir sistemdir: ya sıfır ya da bir’dir… Bu, ikili mantığın temelidir. Qubit (kuantum bit), bu iki durumun bir, bir-sıfır’ını veya herhangi bir kuantum süperpozisyonunu temsil edebilir. Böylece klasik bir bitten daha fazla bilgi kodlayabilir.
Dolaşıklık; çeşitli kubitlerin nonlokal korelasyonuna karşılık gelir. Nonlokalite ise; doğanın içsel bir özelliğidir ve yalnızca yerel korelasyonları tanıyan kuantum fiziği ve klasik fizik arasındaki temel farklılıklardan biridir. Martinelli, deneylerde bu genel ilkenin nasıl ortaya çıktığını açıkladı: “Bir lazer, tüm enerjiyi işlem için sağlar. Bu lazer tarafından üretilen ışık ışını, bir kristale çarpar ve iki farklı alan üretir. Yoğun monokrom ışık da, iyi tanımlanmış frekanslarla, lazerin özelliklerini korur. Üç yoğun alan: Her yoğun alan bir çift aşırı zayıf alanı birleştirir, böylece altı alan, ana alana bağlanır. Aralarındaki korelasyonlar; bağımsız lazerler kullanıldığında mümkün olan korelasyonlardan daha güçlüdür.”
Dolaşan durumları üreten cihaz (Optik Parametrik Osilatör); iki ayna arasındaki küçük bir kristalden oluşur. Kristal 1 cm uzunluğundadır ve aynalar arasındaki mesafe 5 cm’den azdır. Bununla birlikte, soğutma işlemi için gerekli koşul oluştuğu için, kristal ve aynalar; yoğunlaşmayı ve sistemin donmasını önlemek için vakumlu şekilde bir alüminyum kutu içine yerleştirilir.
Tek bir dalga tarafından kodlanabilen bilgi; belirsizlik ilkesi ile sınırlıdır. Bu durumda, dalga genliği ve fazı, parçacık pozisyonunun ve hızının analogları olarak davranır.
Martinelli: “Dolaşıklık ile, her bir dalgadaki bilginin bir kısmı kaybolur. Ancak sistemdeki küresel bilgi; paylaşıldığı şekilde korunur. Paylaşmak demek, tek bir dalgayı gözlemlediğimizde; diğer beşini de aynı anda bilgilendirmektir. Her ışın bir dedektöre gider ve bu bilginin bağımsız birimlere dağıtımı işlem hızını artırır.”
Altı dalga, bir dizi içerir. Bir dalgadan bilgi alındığında; tüm sistem hakkında bilgi elde edilir. Biri değiştirildiğinde; tüm sistem değişir.
