Zaman içinde tek bir kuantum bitinin değişen davranışının incelenmesi
Bazı fizikçiler uzay-zaman fikrini sorguluyor
19. yüzyılın fizikçileri, alanın zamandan farklı olduğunu varsaydılar ve iki araştırmacı şimdi bunu yapmak için haklı olduklarından şüpheleniyorlar. Kubitlerin davranışını düşünmekten kaynaklanan sonuçları, dört boyutlu uzay-zamanın fiziksel gerçekliğin temel dokusu olduğu fikrini sorgulamaktadır.
Bir kubit, iki olası durumu olan bir nesnedir – örneğin, iki farklı döndürme. Kuantum olduğu için, bu durumların herhangi bir tanıdık nesnenin asla üstlenemeyeceği kombinasyonlarında bir kubit de var olabilir – süperpozisyon olarak bilinen bir fenomen.
Vlatko Vedral, Oxford Üniversitesi’ndeki Vlatko Vedral, fizikçiler yıllarca, quit devletlerinin matematiğinin uzayın geometrisiyle daha derin bir bağlantının “son derece düşündürücü” olduğunu buldular. Şimdi, o ve Çin’deki Hainan Üniversitesi’ndeki James Fullwood, alanın geometrisinin bir kubit davranışında nasıl kodlanabileceğine dair matematiksel bir argüman yaptılar.
Bir deneycinin belirli bir süre boyunca bir dizi ölçüme maruz kalabileceği tek bir kubit için matematiksel bir modelle başladılar. Bu model içinde – ve küb’ün başlangıç durumu hakkında hiçbir şey varsaymadan – bu tür ölçümlerin sonuçları arasındaki korelasyonların farklı zaman aralıklarında dikkate alındığında ne olacağını analiz ettiler. Süreç, kübitin bugün yaptıklarının, önceki 24 saat boyunca ne yaptığıyla veya önceki 48 saat boyunca ne yaptığıyla ilgili olup olmadığını analiz etmek gibidir.
Bu korelasyonların yapısının matematiksel olarak üç boyutlu boşluğa benzer olduğunu bulmuşlardır. Özellikle, bir kubit davranışından, araştırmacılar uzaydaki mesafeleri ölçmek için bir formül-“Öklid metriği” olarak adlandırdılar.
Vedral, içinde yaşadığımız alan geometrisinin, kubbit’in davranışları hesaplamalarıyla ortaya çıkardıkları versiyondan daha karmaşık olduğunu söylüyor. Ancak Öklid metriğini bu kadar minimal bir kurulumdan almak ve kubit hakkında önceden bilgi sahibi olmak, alanın zaman ve kuantum bilgisi ile ilgili olduğuna dair bir gösterge olabilir. “Tek bir kubbitin aslında tamamen üç boyutlu Öklid alanı elde etmek için yeterli olması ilginç” diyor.
Ancak işte başka bir cezbedici ima daha var: o zaman bir şekilde uzaydan ayrı, çünkü ikincisinin geometrisi ondan türetilebilir. Mekan ve zaman tipik olarak fiziksel dünyamızın altında yatan uzay-zaman olarak bildiğimiz dört boyutlu bir sürekliliğin bileşenleri olarak kabul edilir. Onları parçalamak Albert Einstein’ın özel göreliliğinin yasalarını ihlal edecek ve bu nedenle fizikçiler arasında tartışmalı bir fikir.
Bununla birlikte, mekan ve zamanın ayrılması gerektiğini iddia eden diğer araştırmacılar da vardır. Örneğin, Kanada’daki Çevre Enstitüsü’ndeki Lee Smolin, onun görüşüne göre, zamanın uzaydan daha temel olduğunu söylüyor. Ancak, yeni çalışmadaki denklemlerle yakalanabilecek bir şekilde var olan zamanı düşünmüyor. Aynı zamanda ana akım olmayan hipotezi, “zamanın dondurulmuş veya yapısı ihtiyaç duyduğu bir şey değil”, ancak birbiri ardına meydana gelen mevcut anların ardışıklığı olarak anlaşılmalıdır – fiziksel olarak anlamlı veya bilebilir, geçmiş veya gelecek olmadan.
Avusturya’nın Viyana kentindeki Kuantum Optik ve Kuantum Bilgileri Enstitüsü’nde Thomas Galley, zamanın uzaydan bir şekilde farklı olduğunu düşünmenin sezgisel olabileceğini söylüyor. Ancak kubit bağlamında bunun ne anlama geldiğine dair kapsamlı bir matematiksel anlayış hala oldukça zor. Örneğin, Galley, yeni çalışmanın ilginç olsa da, kupit ve zamandan alanın ortaya çıkacağı kesin bir mekanizmayı açıklamadığına dikkat çekiyor. Dahası, “quit artı zamana eşittir” önerisi benzersiz olmayabilir, çünkü daha karmaşık bir kuantum nesnesi için kubit takas etmek ve yine de bir Öklid metriği çıkarmak mümkün olabilir.
Vedral, bu teorik fikirlerin bazılarının gelecekte deneyler aracılığıyla test etmenin mümkün olabileceğini söylüyor. UltraCold kuantum nesneleri, kuantum bilgisayarlarda kullanılanlara benzer fiziksel kubitler gibi yeni çalışmadaki kubit gibi süperpozisyon durumlarını üstlenebilir. Ancak birçok matematiksel sorunun kalacağı muhtemeldir-bu, fizikçilerin önümüzdeki yıllar boyunca uzay-zaman hakkında nasıl düşünmemiz gerektiğini tartışıyor olabilirler. Vedral, “Bana öyle geliyor ki, uzay-zamanın bir kurgu olabileceği, evrendeki olan şeyler hakkında konuşmamızın yararlı ve uygun bir yol olması anlamında, ancak son analizde gerçekten ihtiyacınız olmayacak” diyor.
