Fizikçiler kuantum ile solucan deliğinin dinamiklerini gözlemledi

Deney gerçek bir solucan deliği (uzay ve vakitteki bir yırtılma) meydana getirmekten fazla, kuramsal solucan delikleri ile kuantum kütleçekimde öngörülen olgulardan biri olan kuantum fiziği ortasındaki ilişkilerin incelenmesini sağlıyor. Kuantum kütleçekim, özü itibariyle birbiriyle uyumsuz görünen tabiatın iki temel ve üzerinde çokça çalışma yürütülmüş tarifi olan kütleçekim ile kuantum fiziğini birbirine bağlamaya çalışan bir dizi kuramdan meydana geliyor.

KUANTUM DONANIMLARINDA UYGULANACAK KADAR KÜÇÜK OLAN BİR SİSTEM KEŞFETTİLER

Populer Science Türkçe’nin araştırmaya yönelik aktardıklarına nazaran ABD Güç Bakanlığı Bilim Ofisinin Temel Fizik Kuantum Bağlantı Kanalları araştırma programında baş araştırmacı ve California Teknoloji Enstitüsünde fizik profesörü olan Maria Spiropulu, “Bir kütleçekimsel solucan deliğinin kilit özelliklerini sergileyen lakin günümüzün kuantum donanımlarında uygulanacak kadar küçük olan bir kuantum sistemi keşfettik” diyor ve devam ediyor “Bu çalışma, bir kuantum bilgisayarın kullanılmasıyla kuantum kütleçekim fiziğinin test edilmesini kapsayan daha geniş bir programa yönelik atılmış bir adımı temsil ediyor. Kuantum algılamanın kullanılmasıyla gelecekte kuantum kütleçekim tesirlerinin incelenebileceği öbür planlanmış deneyler üzere kuantum kütleçekimin direkt incelenmesi yerine geçmiyor. Ama kuantum kütleçekim fikirlerini tatbik etmek üzere güçlü bir sınama ortamı sunuyor.”

Araştırma Nature bülteninde yayımlandı.

Kara delikler, uzay vakitteki iki uzak bölge ortasında bulunan köprüler. Deneysel olarak gözlenmiş değiller lakin bilim insanları 100 yıla yakın bir müddettir varlıkları ve özellikleri hakkında kuram geliştiriyor.

Albert Einstein ve Nathan Rosen, 1935 yılında kara delikleri Einstein’ın genel görelilik kuramına uygun formda uzay vakit dokusundaki tüneller formunda tanım etti. Özel görelilik kuramı, kütleçekimi uzay vaktin bir bükülmesi halinde betimliyor. Araştırmacılar, bu fizikçilere ithafen solucan deliklerini Einstein-Rosen köprüleri halinde isimlendiriyor. “Solucan deliği” terimi ise 1950’li yıllarda fizikçi John Wheeler tarafından türetilmiş.

Solucan delikleri ve kuantum fiziğinin; bilhassa de dolanıklığın (iki parçacığın çok uzak uzaklıklar boyunca birbirine bağlı kalabildiği bir olgu) ortasında bir temas olabileceği görüşü birinci olarak 2013 yılında Juan Maldacena ve Leonard Susskind tarafından yürütülen kuramsal bir araştırmada öne sürülmüş. Bu fizikçiler, solucan deliklerinin dolanıklığa denk olduğunu tez etmişler. Aslında bu çalışma, kütleçekim ve kuantum fiziği dünyalarının ortasında yeni bir çeşit kuramsal temas oluşturmuş. Denklik çalışmasının gerisindeki isim Spiropulu, “Çok cüretkar ve şairane bir fikirdi” diyor.

Sonrasındaysa Jafferis, meslektaşları Ping Gao ve Aron Wall ile 2017 yılında bu denklik çalışmasını geçilebilen solucan deliklerini de kapsayacak halde genişletmişler. Bilim insanlarının tertiplediği bir senaryoya nazaran negatif itici güç, bir solucan deliğini bir şeyin bir uçtan başkasına geçeceği kadar uzun mühlet açık tutuyor. Araştırmacılar geçilebilen bir solucan deliğine yönelik bu kütleçekimsel tanımın, kuantum ışınlanma biçiminde bilinen bir sürece denk olduğunu göstermişler. Fiber optik kablo ve havadan uzun aralıklarda deneysel olarak gösterilen bir protokol olan kuantum ışınlanmada bilgi, uzay boyunca kuantum dolanıklık prensipleri kullanılarak aktarılıyor.

Yeni çalışmada, solucan deliklerin kuantum ışınlanmayla olan eşdeğerlikleri araştırılıyor. Caltech öncülüğünde çalışan araştırma kadrosu, uzaydaki bir noktadan başkasına seyahat eden bilginin ya kütleçekim lisanında (solucan delikleri) ya da kuantum fiziği lisanında (kuantum dolanıklığı) tanım edilebileceği görüşünün incelendiği birinci deneyleri gerçekleştirmiş.