EPR Paradoksu (Einstein-Podolsky-Rosen) Nedir? Açıklaması ve Özeti

0
Advertisement

EPR Paradoksu (Einstein-Podolsky-Rosen) nedir, neyi savunur? Dolanıklık kavramı, EPR Paradoksunun açıklaması, kuantum dolanıklığı hakkında bilgi.

EPR Paradoksu

EPR Paradoksu

Kuantum mekaniği, enformasyonun sistemler arasında anında iletilebilmesinin mümkün olabileceği fikrini akla getirir – aradaki mesafeler ne kadar olursa olsun. Bu türden bir “dolanıklık”, Evren’in dört bir yanındaki parçaçıklar arasında bağlardan oluşan engin ağların kurulabileceğini ima eder. Einstein, Podolsky ve Rosen bunun absürd olduğunu düşünmüş ve bu yorumu sorgulayan bir paradoks üretmişlerdir. Ama deneyler kuantum dolanıklığının gerçek olduğunu göstermiş ve kuantum kriptografinin, kuantum bilgisayarların ve hatta kuantum ışınlanmanın önünü açmıştır.

Albert Einstein kuantum sistemlerinin olasılıklardan oluşan bir arafta var olduğunu ve gözlemin gerçekleştiği anda nihai durumlarına kavuştuğunu ileri süren Kopenhag yorumunu hiçbir zaman benimsemedi. Buna göre, yapılan gözlem tarafından sabitlenmeden önce sistemler tüm olası varoluş durumlarının bir birleşimi halinde bulunuyordu. Einstein bu yorumu benimsemiyor, gerçekçi olmadığını savunuyordu.

EPR Paradoksu

Advertisement

Çelişkili parçacıklar

1935’te Einstein, Boris Podolsky ve Nathan Rosen bu durum karşısındaki hoşnutsuzluklarını ürettikleri bir paradoksta özetlediler. Bu daha sonra Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) paradoksu olarak anılmaya başlandı. Bir parçacığın daha küçük iki parçacığa bozunduğunu düşünün. Eğer ana parçacık sabitse, yavru parçacıkların eşit ama ters yönlü doğrusal ve açısal momentumları olması gerekir (çünkü korunum ilkesi gereği toplamları sıfır olmalıdır). Dolayısıyla beliren kardeş parçacıklar, birbirlerine ters yönde ilerlemeli ve spinleri de ters yönde olmalıdır. İkilinin diğer kuantum özellikleri de benzer bir şekilde birbirine bağlıdır. Parçacıklar belirdikten sonra birinin spin yönünü ölçtüğümüz anda, diğerinin spininin ters yönde olduğunu biliriz. Aralarındaki mesafe ve zaman farkı ne kadar olursa olsun, bu gerçekleşir. Bu tek yumurta ikizlerinden birine bakıp göz rengini görmeye benzer. Gözlerinin yeşil olduğunu gördüğümüz anda, diğer kardeşin gözlerinin de yeşil olduğunu biliriz.

Kopenhag yorumu bu olguyu şöyle açıklayacaktır: Herhangi bir ölçüm yapılmadan önce iki parçacık (veya ikizler), her iki olası durumun binişimi (süperpozisyonu) olarak vardı. Parçacıkların dalga fonksiyonları her iki yöndeki spinleri hakkındaki bilgiyi içeriyordu. İkizler tüm olası göz renklerinin bir karışımını taşıyordu. İkisinden biri üzerinde ölçüm yaptığımızda, her ikisinin dalga fonksiyonları aynı anda çökmek zorundaydı. Einstein, Podolsky ve Rosen bunun anlamsız olduğunu savundu. Ortağından çok uzakta da olabilecek bir parçacığa aynı anda nasıl etki edilebilirdi? Einstein ışık hızının Evren’deki hız limiti olduğunu kanıtlamıştı. Hiçbir şey daha hızlı gidemezdi. İlk parçacığın gözlemiyle ortaya çıkan bilgi ikinci parçacığa nasıl iletiliyordu? Evren’in bir yanında yapılan bir ölçümün “aynı anda” Evren’in öteki yanındaki bir maddeyi etkilemesi kuantum mekaniğinin yanlış olduğu anlamına gelmeliydi.

EPR Paradoksu

Dolanıklık

Schrödinger kedi paradoksunu anlattığı makalesinde bu garip uzaktan-etki olayı için “dolanıklık” terimini kullanmıştı.

Advertisement

Bohr’a göre Evren’in kuantum düzeyinde bağlantılı olması kaçınılmazdı. Ama Einstein dünya hakkındaki yerel bilginin kesin olduğu bir “yerel gerçeklik”e inanmayı yeğliyordu. Yani ikizler aynı göz rengiyle doğmuşlardı ve biz onları gözlemleyene dek ortalıkta gözleri belirsiz bir “çok renklilik durumu”nda dolaşmıyorlardı. Einstein’a göre parçacıklar bu veya tersi şekilde fırlatılıyor, ardından da bu durum sabit kalıyordu. Ne aralarında boşluk üzerinden bir iletişim olmasına ne de gözlemcinin rolüne gerek vardı. Einstein kendisini haklı çıkaracak bazı gizli değişkenlerin -artık Bell eşitsizlikleri olarak formüle ediliyorlar- bulunacağını tahmin ediyordu ama bu fikrini destekleyen bir kanıt bulunamadı.

Einstein’ın yerel gerçeklik fikrinin yanlış olduğu gösterildi. Deneyler kuantum dolanıklığın gerçek olduğunu hem de ikiden çok parçacık için ve kilometrelerce mesafeden de işlediğini ortaya koydu.

Kuantum enformasyonu

Kuantum dolanıklığı aslında ilk olarak felsefi bir tartışma olarak ortaya çıkmıştır. Ama artık daha önceki hiçbir şeye benzemeyen yollarla enformasyon kodlamasına ve iletimine olanak tanımaktadır. Normal bilgisayarlarda enformasyon, sabit değerleri olan bitler halinde ikili bir kodla işlenir. Kuantum kodlamada iki veya daha çok kuantum durumu kullanılır ama sistem bu durumların bir harmanı olarak da var olabilir. 1993’te “kubit” terimi “kuantum bit”in (bit değerlerinin kuantum harmanı) kısaltması olarak kullanılmaya başlandı ve kuantum bilgisayarlar da artık bu ilkelerle tasarlanıyor.

Dolanık durumlar kubitler arasında yeni iletişim bağlantıları sağlar. Bir ölçüm gerçekleştiğinde bu, sistemin öğeleri arasında art arda kuantum iletişimleri başlatır. Bir öğenin ölçülmesiyle diğerlerinin değerleri belirlenir. Bu tür etkiler kuantum kriptografi için, hatta kuantum teleportasyon için bile çok kullanışlıdır.

Advertisement

Leave A Reply