Araştırmacılar, basit kuantum sistemlerinin tüm olası ölçümlerini matematiksel olarak analiz ederek kuantum fiziği ile nöbetçi sonrası alem arasındaki sınırı belirlediler.
Kuantum dolaşımından daha aşırı bir bağlantı var mı?
Kuantum dolaşması, aşırı büyük mesafelerle ayrıldıklarında bile iki nesneyi birbirine bağlayabilir. Ancak yeni bir çalışma, bu tür kuantum korelasyonlarının durduğu ve şaşırtıcı bir şekilde daha güçlü bir şeyin başlayabileceği bir sınır buldu.
Fransa’daki Paris-Saclay Üniversitesi’nde Jean-Daniel Bancal, “Dürüst olmak gerekirse, burada bilimin kenarındayız” diyor.
İki kuantum nesnenin dolaştığını doğrulamak için, fizikçiler Bell Testleri olarak adlandırılan şeyi kullanırlar: Sistemi içinde olabileceği tüm olası durumları bulmak için tekrar tekrar ölçerler, daha sonra sistemin bu durumlardan herhangi birinde ne kadar olası olduğunu göstermek için bir “olasılık dağılımı” oluştururlar.
Bancal ve Victor Barizien de Paris-Saclay Üniversitesi’nde, kuantum teorisi tarafından hangi olasılık dağılımlarına izin verildiğini tam olarak hesapladılar. Kuantum nesnelerinin bunların hiçbirine uymayan bir olasılık dağılımı varsa, aslında daha egzotik, quantum sonrası teoriye ait olduklarını göstermektedir.
Fizikçiler ilk önce 1980’lerde bu fikri incelemeye başladılar ve o zamandan beri, birkaç araştırma ekibi kuantum ve quantum sonrası davranış arasında bir sınır keşfetmeye yöneldi. Barizien ve Bancal kendi adına sadece iki eyaletten sadece birinde olabilecek bir kuantum sistemine odaklandılar. Bunun bir örneği kuantum bit veya kubit – kuantum bilgisayarların ve kuantum iletişim cihazlarının yapı taşı.
Normalde, fizikçiler bu durumların olasılık dağılımını nesnenin fiziksel detaylarına göre hesaplayacaklardır. Ancak çift, bu yöntemi tersine çevirmenin bir yolu tasarladı: bunun yerine, birçok olası olasılık dağılımı ile başladılar ve fiziksel kuantum sistemleriyle eşleştirilebilecekleri belirlediler.
Daha önce, araştırmacılar, nesneler arasındaki dolaşmanın mümkün olduğunca güçlü olduğu vakaları inceleyerek bazı kuantum olasılık dağılımlarını haritalardı. Bancal ve Barizien, bu daha aşırı örneklerden tüm dolaşıklık vakalarına genişleyerek haritayı tamamlamayı başardılar. Haritada yer alan dolaşıklıklardan daha güçlü bağlantılar, quantum sonrası bir etkinin kanıtı olacaktır.
Barizien, geçmiş eserlerden, matematiksel literatürden ve kendi içgörülerinden karmaşık bir bulmacanın parçalarını toplamak gibi olduğunu söylüyor. Singapur Ulusal Üniversitesi Valerio Scarani, “Bu harika bir teknik başarı” diyor.
Fransa’daki Grenoble-Alpes Üniversitesi’nden Ivan Šupić, olası tüm kuantum korelasyonlarının setini tam olarak karakterize etmenin, nesneler daha karmaşık hale geldikçe aşırı derecede zorlaştığını söylüyor-çünkü sistem için daha fazla potansiyel durum var. Bu nedenle, yeni çalışmanın kesin olabilmesi dikkate değer ve önemlidir. Šupić, klasik korelasyonların nerede bittiğini ve kuantum olanların nerede başladığını görmek oldukça kolay olsa da, kuantum bir şey muhtemelen quantum sonrası bir şeye geçtiğinde çalışmak daha sorunlu olduğunu söylüyor.
Slovak Bilimler Akademisi’ndeki Martin Plesch, yeni çalışmaların kubitler için geçerli olduğu için kuantum iletişimi ve bilgi işlem protokollerini daha güvenli hale getirmek için matematiksel araçlar sunabileceğini söylüyor.
Bunun nedeni, bulgunun araştırmacıların bir kuantum cihazını sadece özelliklerinin ölçümlerini yapmaktan ve donanımının ayrıntılarını bilmek yerine nasıl ilişkili olduklarını belirlemekten – geleneksel bilgi işlem cihazları için imkansız olan bir şey olduğunu öğrenmelerini sağlar. “Cihazın üreticisine güvenmek zorunda değiliz. Cihazı sadece ‘Ne yapıyor?’ Ve bunun gibi sonuçlar testleri daha titiz hale getiriyor ”diyor Plesch.
Ancak Scarani, kuantum teorisi hakkında nasıl düşündüğümüzün sonuçları da olabilir, diyor Scarani. Kuantum sonrası sınır kırma fiziksel yasalarının ötesinde, doğada bulmayı imkansız hale getirecek bazı olasılık dağılımları. Ama diğerleri yapmaz. Bu büyük bir soru açıyor: Dünyamız tamamen kuantum sınırının içinde mi – değil mi?
Soru, özellikle de titiz ve quantum sonrası teoriler üzerinde kararlaştırılmış olmadığından, cezalandırıcı bir şekilde açıktır. Şimdiye kadar, hiçbir deney kuantumun kenarını geçmeyi başaramadı. Ancak bu olsaydı, bu çalışmanın sonuçları olurdu, Quantum sonrası gittiğimizi anlamamıza yardımcı olacak Barizien.
