Kuantum bulanıklığının klasik dünyamıza nasıl yol açtığına dair evrimden ilham alan bir çerçeve, kusurlu gözlemcilerin bile eninde sonunda nesnel bir gerçeklik üzerinde hemfikir olabileceğini gösteriyor
Genellikle nesnelerin neye benzediği konusunda hemfikir olabiliriz ama neden?
Dünyamız kuantum düzeyinde temelde bulanık görünüyor, ancak biz onu bu şekilde deneyimlemiyoruz. Araştırmacılar şimdi, deneyimlediğimiz nesnel gerçekliğin bu bulanıklıktan ne kadar hızlı ortaya çıktığını ölçmek için bir tarif geliştirdiler; bu, evrimsel ilkelerden ilham alan bir çerçevenin, bunun neden ortaya çıktığını açıklayabileceği iddiasını güçlendirdi.
Kuantum aleminde, her nesne (örneğin tek bir atom) olası durumların bir bulutunda bulunur ve ancak ölçüldükten veya gözlemlendikten sonra iyi tanımlanmış veya “klasik” bir duruma bürünür. Ancak varoluşsal olarak bulanık parçalardan arınmış, kesinlikle klasik nesneler gözlemliyoruz ve bunu böyle yapan mekanizma fizikçileri uzun süredir şaşırtıyor.
2000 yılında, New Mexico’daki Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’ndan Wojciech Zurek, doğal seçilime benzer bir sürecin, gördüğümüz nesnelerin durumlarının var olabilecek birçok durum arasında en “uyumlu” olanlarını ve dolayısıyla bir gözlemciye giderken çevre ile etkileşimleri yoluyla kendilerini en iyi şekilde kopyalamalarını sağlayacağı “kuantum Darwinizm”i önerdi. Fiziksel gerçekliğin yalnızca parçalarına erişimi olan iki gözlemci, bu konuda nesnel bir konuda hemfikirse, bunun nedeni, her ikisinin de bu özdeş kopyalardan birini gözlemliyor olmasıdır.
University College Dublin’den Steve Campbell ve meslektaşları, bir nesne hakkında bilgi toplama biçimleri (onu gözlemleme biçimleri) en karmaşık veya optimal derecede kesin olmasa bile, farklı gözlemcilerin nesnel bir gerçeklik üzerinde muhtemelen hemfikir olduklarını kanıtladılar.
“Eğer bir gözlemci bir parçayı yakalarsa, istediği ölçümü yapmayı seçebilir. Ben başka bir parçayı yakalayabilirim ve istediğim ölçümü yapmayı seçebilirim. Peki klasik nesnellik nasıl ortaya çıkıyor? İşte burada başladık” diyor.
Araştırmacılar, nesnelliğin ortaya çıkışı sorununu kuantum algılamada bir sorun olarak yeniden ele alıyorlar. Eldeki nesnel gerçek, örneğin bir nesnenin ışık saçtığı frekans ise, o zaman gözlemcilerin, ışık sensörüyle donatılmış bir bilgisayarın elde edeceğine benzer şekilde, bu frekans hakkında doğru bilgi edinmesi gerekir. En iyi senaryoda, bu kurulum süper hassas ölçümler yakalayabilir ve ışığın frekansı hakkında hızlı bir şekilde kesin bir sonuca varabilir; bu senaryo, “kuantum Fisher bilgisi” veya QFI adı verilen matematiksel bir formülle ölçülür. New York eyaletindeki Rochester Üniversitesi’nden ekip üyesi Gabriel Landi, yeni çalışmada araştırmacıların QFI’yi farklı, daha az hassas gözlem şemalarının aynı, doğru sonuçlara nasıl ulaştığını karşılaştırabilecekleri bir kıyaslama olarak kullandıklarını söylüyor.
Çarpıcı bir şekilde, ekibin hesaplamaları, fiziksel gerçekliğin yeterince büyük parçaları için, kusurlu ölçümler yapan gözlemcilerin bile, ideal QFI standardı ile nesnellik hakkında aynı sonuçlara ulaşmaya yetecek kadar bilgi toplayabildiğini gösterdi.
Landi, “Aptalca bir ölçüm aslında çok daha karmaşık bir ölçüm kadar işe yarayabilir” diyor. “Bu, klasikliğin ortaya çıkışını görmenin bir yolu: Parçalar yeterince büyük olduğunda, gözlemciler basit ölçümlerde bile aynı fikirde olmaya başlıyor.” Bu şekilde çalışma, makroskobik dünyamızı gözlemlediğimizde onun bir fincan kahvenin rengi gibi fiziksel özellikleri üzerinde neden aynı fikirde olduğumuzu anlama yolunda bir adım daha sunuyor.
Arjantin’deki Buenos Aires Üniversitesi’nden Diego Wisniacki, “Çalışma mükemmel, ideal ölçümlerin gerekli olmadığını vurguluyor” diyor. QFI’nin kuantum bilgi teorisinin dayanak noktası olduğunu ancak daha önce kuantum Darwinizm’e dahil edilmediğini, dolayısıyla hala oldukça teorik olan bu kuantum çerçevesini, örneğin ışık tabanlı veya süper iletken kübitlere sahip kuantum cihazlarında köklü deneylerle köprüleyebileceğini söylüyor.
İtalya’daki Palermo Üniversitesi’nden G. Massimo Palma, “Bu, kuantum Darwinizmi anlayışımızdaki bir ‘tuğla’ daha” diyor. “Ve bu, bir deneycinin laboratuarda gerçekte gözlemlediğiniz şeye ilişkin tanımına daha yakın olan bir (bunun üzerinde çalışmanın) bir yoludur.”
Araştırmacıların çalışmalarında kullandıkları model çok basit; dolayısıyla yöntemleri yeni deneylere kapı açabilecek olsa da, kuantum Darwinizm’i daha da sağlam temellere oturtmak için daha karmaşık sistemlere yönelik hesaplamalara ihtiyaç duyulacağını söylüyor. Palma, “Basit oyuncak modellerinin ötesine geçebilseydik bu gerçekten harika bir atılım olurdu” diyor.
Landi, araştırmacıların halihazırda teorik araştırmalarını bir deneye dönüştürmekle ilgilendiklerini söylüyor; örneğin, nesnelliğin ortaya çıkışı için zaman çizelgesinin, bu kübitlerin kuantumlarını koruduğu bilinen belirli zamanlarla nasıl karşılaştırıldığını görebilecekleri, tuzaklanmış iyonlardan yapılan kübitlerle.
