Işınlanmanın Ardındaki Bilime Bir Bakış

Işınlanma, bilimkurgu yazarları tarafından bir nesneyi veya kişiyi bir yerde yok edip orijinalinden ayırt edilemez mükemmel bir kopyayı başka bir yerde ortaya çıkarma becerisine verilen isimdir. Bunun nasıl başarıldığı genellikle ayrıntılı olarak açıklanmaz. Ancak genel fikir, orijinal nesneye ait tüm bilgilerin toplanacak şekilde taranması, ardından bu bilgilerin alıcı konuma iletilmesi ve kopyanın oluşturulması için kullanılmasıdır. Kopya, orijinalin gerçek malzemesinden değil, fakat orijinaliyle tam olarak aynı modelde (durumda) düzenlenmiş aynı türde atomlardan oluşur.

Işınlama makinesi belgeler kadar 3 boyutlu nesneler üzerinde de çalışan bir faks makinesine benzetilebilir. Fakat, orijinaline benzer bir faks yerine mükemmel bir kopya üretir ve bu tarama sürecinde orijinal yok edilir. Bilimkurgu yazarları arasında orijinali koruyan ışınlayıcıları hayal edenler de olmuştur. Fakat aynı kişinin orijinal ve ışınlanmış versiyonları bir araya geldiğinde olay örgüsü karmaşıklaşır. Bilimkurgu yazarlarının yaygın olarak kullandığı ışınlayıcı türü, ruhların ve bedenlerin mükemmel bir kopyalayıcısı olarak değil, süper bir ulaşım aracı olarak işlev görür ve orijinali yok eder.

1993’te, IBM çalışanı Charles H. Bennett‘in de aralarında bulunduğu altı bilim insanından oluşan uluslararası bir grup, mükemmel ışınlanmanın ancak orijinal orijinal ortadan kalktığında prensipte gerçekten mümkün olduğunu göstererek, konuyla ilgili yazan bilimkurgu yazarlarının çoğuna ait sezgiyi doğruladı. Sonraki yıllarda diğer bilim insanları, tek foton deneyleri, kararlı ışık alanları, nükleer spinler ve hapsolmuş iyonlar dâhil olmak üzere çeşitli sistemlerde ışınlanmayı deneysel olarak da gösterdi.

Işınlanma, uzun menzilli (belki de nihai olarak bir “kuantum internete” yol açabilecek) kuantum iletişimini sağlamayı ve çalışan bir kuantum bilgisayarın inşasını kolaylaştırmayı vaat ediyor. Ancak bilimkurgu hayranları, herhangi bir temel yasayı ihlal etmese de çeşitli mühendislik imkansızlıkları nedeniyle, yakın gelecekte kimsenin insanları veya diğer makroskobik nesneleri ışınlamayı beklemediğini öğrenince hayal kırıklığına uğrayabilir.

Geçmişte, ışınlanma fikri bilim insanları tarafından çok ciddiye alınmadı. Çünkü kuantum mekaniğinin herhangi bir ölçümünün veya tarama işleminin bir atomdaki veya başka bir nesnedeki tüm bilgileri toplamasının imkansız olduğunu söyleyen belirsizlik ilkesini ihlal ettiği düşünülüyordu. Belirsizlik ilkesine göre, bir nesne ne kadar ölçülürse, ölçme süreci tarafından kuantum durumu o kadar fazla bozulur. Mükemmel bir kopya oluşturmak için yeterli bilgiye ulaşılamadan, nesnenin orijinal durumu tamamen bozulur ya da değişir.

Bu, ışınlanmaya karşı çok sağlam bir argüman gibi görünüyor değil mi? Bir nesneden mükemmel bir kopya oluşturmak için yeterli bilgi alınamıyorsa, mükemmel bir kopya da oluşturulamaz. Hayır. Konuştuğumuz konu kuantum: Genelde sağduyunuz ne diyorsa tam tersi doğru. Altı bilim insanı, Einstein-Podolsky-Rosen etkisi olarak bilinen kuantum mekaniğinin ünlü ve paradoksal dolanıklık özelliğini kullanarak, bu mantıksal çıkarımın etrafından dolaşmanın bir yolunu buldu.

Işınlanmak istenen bir A nesnesine bir ölçüm yapılıyor ve bu ölçüm A nesnesine ait kısmi bir bilgiyi içeriyor. Fakat, Einstein-Podolsky-Rosen etkisi yoluyla hem ölçümün hem de ölçüm yapılamamış bilginin A nesnesiyle hiçbir şekilde temas etmemiş bir C nesnesine transfer etmenin mümkün olduğunu gösterdiler. Ölçülen bilgilere bağlı olarak C’ye bir işlem uygulayarak, C’yi A’nın ölçümden öncekiyle tamamen aynı duruma getirmek mümkün. A’nın kendisi artık ilk durumda değil, çünkü ölçüm tarafından değişikliğe uğradı (belirsizlik ilkesi). Bu nedenle elde edilen şey çoğaltma değil ışınlanma. Karmaşık mı? O zaman, bir sonraki paragrafa buyurun.

Bilginin taranmamış kısmı, önce C ile sonra A ile etkileşime giren bir ara nesne B tarafından A’dan C’ye iletilir. “Önce C ile sonra A ile” demek gerçekten doğru olabilir mi? Elbette A’dan C’ye bir şey iletmek için taşıma aracının A’yı C’den önce ziyaret etmesi gerekir, değil mi? Sağduyuya ters ama önce C sonra A. Herhangi bir maddesel kargodan farklı olarak ve hatta sıradan bilgilerdende  farklı olarak, gerçekten geriye dönük bir şekilde iletilebilen, incelikli, taranamayan bir bilgi türü var. “Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) korelasyonu” veya “dolanıklık” olarak da adlandırılan bu hassas bilgi türü, Albert Einstein, Boris Podolsky ve Nathan Rosen tarafından 1930’larda yayımlanan ünlü makalede tartışıldığından bu yana en azından kısmen daha iyi anlaşıldı.

1960’larda John Bell, bir zamanlar temas halinde olan ancak daha sonra doğrudan etkileşmek için birbirinden çok uzakta bulunan bir çift dolanık parçacığın, klasik istatistik teorileriyle açıklanamayacak kadar güçlü bir şekilde birbiriyle ilişkili davranışlar sergilediğini gösterdi. Fotonlar ve diğer parçacıklar üzerinde yapılan deneyler, bu bağıntıları defalarca doğruladı. Böylece dolanıklığı düzgün bir şekilde açıklayan kuantum mekaniğinin geçerliliği için de güçlü kanıtlar sağladı. EPR korelasyonları hakkında iyi bilinen bir başka gerçek de, kendi başlarına anlamlı ve kontrol edilebilir bir mesaj iletememeleri. Bu nedenle, tek yararlarının kuantum mekaniğinin geçerliliğini kanıtlamak olduğu düşünülüyordu. Ancak şimdi, kuantum ışınlanma fenomeni aracılığıyla, olan bir nesnedeki bilginin geleneksel yöntemlerle ölçülüp iletilemeyecek kadar hassas kısmını iletebilecekleri biliniyor.

Tek bir parçacık için bile karmaşık olan bu kuantum ışınlamanın bilimkurgudaki anlık taşıma sistemlerine dönüşmesine şu an imkân yok. Öte yandan, ışınlamanın yapılamayacağını söyleyen temel bir kanun veya limit de yok. Diğer bir deyişle, bundan sonrası sadece bir mühendislik problemi…

Kaynak