Işınlanma Mümkün Olabilir mi?

Bir tenis topu radyo dalgasına dönüşüp binaların içinden geçip köşelerden dönüp sonra tekrar eski haline dönebilir mi? İşin ilginci kuantum mekaniği sayesinde bu sorunun cevabı evet olabilir. Bir nevi. İşin sırrı burada gizli: Tenis topunun kendisi radyo dalgalarıyla gönderilemez. Ama onunla ilgili bilgiler gönderilebilir.

Kuantum fiziğinde atomlar ve elektronlar ayrı ayrı özelliklerin bir bütünü olarak düşünülür. Örneğin konum, moment ve içsel dönü. Bu özelliklerin değerleri parçacığı oluşturur ve ona kuantum durum kimliği kazandırır. İki elektron aynı kuantum durumundaysa onlara özdeş denir. Gerçek anlamda tenis topu birçok atoma sahip olduğu için ortak kuantum durumu ile tanımlanır. Bu kuantum durumu bilgisi İstanbul’da okunabilirse ve Dünya’nın başka yerlerine gönderilebilirse aynı kimyasal elementler için atomlar, Londra’da kendi üzerlerine işlenen bu bilgilere sahip olabilir ve özenle bir araya gelerek aynı tenis topunu oluştururlar.

Ancak bir sorun var. Kuantum durumunu ölçmek hiç de kolay değil. Kuantum fiziğindeki belirsizlik ilkesi bir parçacığın konumunun ve hızının aynı anda ölçülemeyeceğini ortaya koyar. Bir elektronun tam konumunu ölçmenin en kolay yolu ondan gelen bir parça ışığı yani fotonu dağıtmak ve onu mikroskopta toplamaktır. Ancak bu dağıtma elektronun hızını tahmin edilemez bir yönde değiştirir. Hız ile ilgili daha önce kaydedilen tüm bilgileri kaybederiz. Bir anlamda kuantum bilgisi hassastır. Bilgiyi ölçmek onu değiştirir.

Buna kuantum dolanıklığı teorisinin kendi ilginç olgusuyla cevap verilebilir. Dolanıklık teorisi, kuantum fiziğinin ilk zamanlarından beri gizemli olmuştur ve hâlâ tamamen çözülememiştir. İki elektron dönüsünün dolaşması mesafeleri aşan bir etki yaratır. İki parçacık birbirinden metrelerce ya da bir ışık yılı uzakta da olsa ilk elektronun dönüsünü ölçmek ikincisinin dönüsünü belirler. Kübit veri olarak adlandırılan ilk elektronun kuantum durumu bilgisi kendi eşini bir şekilde aradaki alana müdahale etmeden etkiler. Einstein ve meslektaşları bu garip teması uzaktan hayalet etkisi olarak adlandırmışlardır. İki parçacık arasındaki dolaşmanın, bir kübiti, aralarındaki boşluğa anında aktarmasına yardımcı olduğu düşünülse de dikkat edilmesi gereken bir şey var. Bu etkileşim, bölgesel olarak başlamalı. İki elektrondan biri yeni bir bölgeye taşınmadan önce çok yakın mesafede birbirlerine dolanmalı. Kuantum dolanıklığının kendisi ışınlanma değildir. Işınlanmayı tamamlamak için alıcının kübiti yorumlamasına yardımcı olacak dijital bir mesaja ihtiyacımız var. İlk parçacığın ölçülmesi ile iki bitlik veri yaratılır. Bu dijital bitler, ışık, radyo, mikrodalga veya belki de fiber optik hızıyla sınırlanan klasik bir kanalla iletilmelidir. Bu dijital mesaj için bir parçacığı ölçtüğümüzde onun kuantum bilgisini yok etmiş oluruz. Bu da tenis topunun İstanbul’dan Londra’ya ışınlanırken ortadan kaybolması demektir. Belirsizlik ilkesi sayesinde ışınlanma tenis topuyla ilgili bilgileri iki şehir arasında aktarır ve onu kopyalamaz.

Prensipte, nesneleri hatta insanları bile ışınlayabiliriz ama bu şu anda büyük nesnelerdeki trilyonlarca atomun ya da daha fazla atomun kuantum bilgisini ölçmek ve onları başka bir yerde yeniden yaratmak mümkün görünmüyor. Bu görevin zorluğu ve gerektirdiği enerji çok büyük düzeylerde. Şimdilik tek elektronlu ve atomlu şeyleri güvenli bir şekilde ışınlayabiliriz. Bu belki de gelecekteki kuantum bilgisayarları için çok güvenlikli veri şifrelemelere öncü olabilir.

Kuantum ışınlanmasının yarattığı felsefi sonuçların anlaşılması güçtür. Somut cisimler gibi ışınlanmış nesneler de tam olarak uzayda taşınmazlar. Aynı şekilde, soyut bilgiler de tam olarak uzayda iletilmezler. İkisinden de biraz gerçekleşiyor gibi gözüküyor. Hassas bilgilerin bir bütünü olan kuantum fiziği, evrendeki tüm cisimler için bize farklı bir bakış açısı kazandırıyor. Kuantum ışınlanması, bu hassaslığı etkilemenin yeni yollarını ortaya koyuyor.

Unutmayalım ki asla asla dememeliyiz. Bir yüzyıldan biraz daha uzun bir sürede insanlık atomik boyuttaki elektron davranışlarının belirsiz yeni bir anlayışından onları güvenli bir şekilde bir odaya ışınlamaya kadar ilerledi. 1000 hatta 10.000 yıl içinde bu olgular bize hangi yeni teknik ustalıkları kazandırabilir? Bunu sadece uzay ve zaman söyleyecek.