Bell’in Teorem’inden 50 yıl sonra, kuantum mekaniğinin tuhaf özellikleri ile donatılmış araçlar etrafınızdaki her yerde çalışıyor. Kuantum mekaniği tuhaftır. Ufak cisimlerin ve güçlerin çalışmalarını tanımlayan teori, bilindiği gibi Albert Einstein’ı huzursuz etti ve bunun üzerine 1935’te meslektaşlarıyla bunun yetersiz olduğunu öne sürdüler- gerçek olmak için fazla tuhaftı. Sorun, kuantum fiziğinin nedensellik, yerellik ve gerçeklik gibi ortak akıl kavramlarına karşı koyuyor olması gibi görünüyor. Örneğin; Ay’a bakmadığın zamanlarda bile onun varlığını bilmek, bu bir gerçeklik. Nedensellik bize eğer ışığı açarsan lambanın aydınlanacağını söyler. Ve ışığın hız sınırı sayesinde, şu an bir lambanın düğmesine basarsan, yerellik ilkesine göre bir milyon ışık yılı uzaklıkta anında bununla ilgili bir etki oluşamaz. Fakat bu prensipler kuantum aleminde yıkılır.
Muhtemelen kuantuma karşılık gelecek en ünlü örnek; evrenin karşıt taraflarındaki cisimlerin doğası gereği bağlantılı olabileceği ve böylece anında bilgi paylaşabilecekleridir- Einstein’ı güldüren bir fikir. Ama 1964’te ,fizikçi John Stewart Bell kuantum fiziğinin gerçekten eksiksiz ve işe yarar bir teori olduğunu kanıtladı. Ve artık Bell’in Teorem’i olarak anılıyordu. Dolaşıklık gibi kuantumun özelliklerinin Ay kadar gerçek olduğunu etkili bir biçimde kanıtladı ve günümüzde kuantum sistemlerinin tuhaf davranışlarından çeşitli uygulamalarda kullanılmak üzere faydalanılıyor. İşte en etkili 5’i:
Ultra Hassas Saatler
Güvenilir saat kurma, sizin sabah alarmınızdan çok daha fazlası. Saatler teknolojik dünyamızı senkronize ediyor, stok pazarı ve GPS gibi sistemleri sıraya diziyor. Günümüzde, en kesin saatler atomik saatlerdir. Atomik saatler zamanı hesaplamak için kuantum teorisinin prensiplerini kullanabiliyor. Bu saatler elektronların enerji seviyeleri arasında geçişini sağlamak için gereken belirli radyasyon frekansını izler. ABD’deki Colorado Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’nün (NIST) kuantum-mantık saati sadece 3.7 milyar yılda bir saniye kaybeder veya kazanır. Bu yılın başlarında, NIST stronsiyum saatinin, 5 milyar yıl için geçerli olacağı açıklandı – Dünya’nın şu anki yaşından daha uzun. Böyle süper hassas atomik saatler GPS navigasyon, telekomünikasyon ve araştırmalarda yardımcı olur.Atomik saatin hassasiyeti kullanılan atom sayısına dayalı.Bir vakum odasında tutulan, her bir atom bağımsız olarak zamanı ölçer ve kendisiyle komşuları arasındaki rasgele lokal farklara dikkat eder. Eğer bilim adamları atomik bir saate 100 kat daha fazla atom gönderirse, bu 10 kat daha kesin olur. Araştırmacıların bir sonraki büyük hedefi, hassaslığı arttırmak için dolaşıklığı başarılı bir şekilde kullanmaktır. Dolaşık saatler, lokasyondan bağımsız zamanı ölçecek dünya çapında bir ağ oluşturmak için bile kullanılabilir.
Kırılmaz Kodlar
Geleneksel kriptografi tuşlar kullanılarak çalışır: Bir gönderen, bilgiyi kodlamak için bir anahtar kullanır ve bir alıcı mesajı çözmek için başka birini kullanır. Fakat bir kulak misafiri riskini ortadan kaldırmak zordur ve şifreler ifşa edilmiş olabilir. Potensiyal kuantum kırılamaz şifre dağılımı kullanıldığında bu durum giderilebilir. Kuantum şifre dağılımında(QKD), anahtar hakkındaki bilgiler rastgele polarize edilmiş fotonlarla gönderilir. Bu, fotonu, sadece bir düzlemde titreşecek şekilde kısıtlar. örneğin, yukarı ve aşağı veya soldan sağa. Alıcı, anahtarı deşifre etmek için polarize filtreler kullanabilir ve ardından bir mesajı güvenli bir şekilde şifrelemek için seçilmiş bir algoritma kullanabilir. Gizli veri normal iletişim kanalları üzerinden gönderilir, ancak tam kuantum anahtarına sahip olmadıkça kimse şifreyi çözemez. Bu çok zordur, çünkü kuantum kuralları, dinlemeye yönelik herhangi bir girişim olduğunda, iletişimcileri güvenlik ihlallerine karşı uyarır.
Bugün BBN Teknolojileri, Toshiba ve ID Quantique gibi şirketler ultra güvenlik ağı tasarımı için kuantım şifre dağılımını kullanıyor. 2007’de İsviçre’de seçim döneminde, ID Quantique dayanıklı bir oylama sistemi oluşturmak için kendi ürününü denedi. Karışık QKD kullanılarak ilk banka transferi 2004’te Avusturya’da başladı. Bu sistem yüksek güvenlik sözü veriyor. Çünkü eğer fotonlar birbirine karışmışsa, kesişme noktaları tarafından yapılmış olan kuantum hallerinde meydana gelen herhangi bir değişiklik, anahtar-yatağı parçacıklarını izleyen herhangi bir kimse için hemen anlaşılacaktır. Ama bu sistem henüz çok büyük uzaklıklarda işe yaramıyor. Maksimum 88 mil uzaklıkta aktarılabiliyor.
Süper Güçlü Bilgisayarlar
Standart bir bilgisayar, bilgileri ikili basamak dizisi veya bit olarak kodlar. Kuantum bilgisayarları güç döngüsünü güçlendirir. Çünkü kubitler, belli kuantum durumlarının süperpozisyonu ile çalışır. Bunlar hesaplanana kadar kubitler aynı anda hem ‘1’ hem de ‘0’ olabilirler.
Bu alan hala gelişim halinde, ama doğru yöne adımlar mevcut. 2011’de, D-Wave Sistemleri, D-Wave 1 ,128 kubitlik işlemciyi, ardından 1 yıl sonra 512 kubitlik D-Wave 2’yi ortaya çıkardılar. Şirket, bunların dünyanın ilk ticari olarak uygunluğu olan kuantum bilgisayarlar olduğunu belirtiyor. Fakat bu iddia kuşkuyla karşılanmıştır. Çünkü kısmen de olsa, D-Wave’in kubitlerinin dolaşık olup olmadığı hala net değil. Mayıs ayında yayınlanmış olan araştırmalarda dolaşıklığa dair kanıtlar bulunmuş ancak sadece bilgisayarın qubit’lerinin küçük bir alt kümesinde. Ayrıca mikroçiplerin güvenilir bir kuantum hızlandırması gösterip göstermediğine dair belirsizlik var. Yine de, NASA ve Google, D-Wave 2’ye dayanan Kuantum Yapay Zeka Laboratuvarı’nı oluşturmak için bir araya geldi. Ve geçen yıl Bristol Üniversitesi’ndeki bilim adamları, internet tarayıcısı olan herkesin kuantum kodlamasını öğrenebilmesi için geleneksel kuantum çiplerinden birini internete bağladılar.
Gelişmiş Mikroskoplar
Şubat ayında Japonya’nın Hokkaido Üniversitesi’nde çalışan araştırmacılar dünyanın ilk dolaşık gelişmiş mikroskopunu diferansiyel girişim kontrast mikroskopi olarak bilinen bir teknik kullanarak geliştirdiler. Bu tür bir mikroskop, bir maddede iki foton ışınını ateşler ve yansıyan ışınların yarattığı girişim desenini ölçer. Desenin düz bir yüzeye çarpıp çarpmadığına bağlı olarak değişir. Dolaşık fotonları kullanmak, mikroskopun toplayabileceği bilgi miktarını büyük ölçüde artırır, çünkü dolaşık bir fotonun ölçülmesi, partneri hakkında bilgi verir.Hokkaido’daki grup, arka planda görülmemiş keskinlikte 17 nanometrelik bir ‘Q’ deseni görüntülemeyi başardı. Benzer teknikler enterfrometre adındaki astronomik araçların geliştirilmesi için de kullanılabilir. Enterfrometreler güneş sistemi dışındaki diğer gezegenleri yakalayabilmek için kullanılıyor. Aynı zamanda yakınlardaki yıldızları incelemek ve uzay zamandaki ağırlık dalgaları adı verilen dalgaları araştırmak için de kullanılıyor.
Biyolojik Pusulalar
Kuantum mekaniğini kullanan yalnızca insanlar değil. Önde gelen teroilerden biri kızılgerdan kuşu gibi kuşların göç ettikleri sıralarda yoldan sapmamak için tuhaf hareketlerde bulunduklarını ileri sürüyor. Kriptokrom adı verilen ışığa duyarlı bir protein içeren method, dolaşık elektronlar içerebilir. Fotonlar göze girerken, kriptokrom moleküllerine çarparlar ve onları parçalara ayırmak için yeterli enerji verebilirler. İki reaktif moleküller veya radikaller, çiftleştirilmemiş fakat dolaşık elektronlar oluştururlar. Kuşun etrafındaki magnetik alan bu kripto krom radikallerinin ne kadar süreceğini etkiler. Kuş’un retinasındaki hücrelerin dolaşık radikallerin varlığı için çok hassas olduğu düşünülüyor. Moleküllere bağlı olarak hayvanlar etkili bir biçimde magnetik bir harita görebilirler. Bu süreç çok anlaşılır bir süreç olmamasına rağmen, diğer bir seçenek: Kuşların manyetik duyarlılıkları, gagalarındaki küçük manyetik minerallerin kristalleri nedeniyle de olabilir. Yine de, eğer karışıklık gerçekten oyundaysa, deneyler bir kuşun gözünde en iyi yapay sistemlerden bile çok daha uzun sürmesi gerektiğini öne sürmektedir. Manyetik pusula, belirli kertenkelelere, kabuklulara, böceklere ve hatta bazı memelilere de uygulanabilir. Örneğin, sineklerde manyetik navigasyon için kullanılan bir kriptokrom biçimi de, insan gözünde bulunmuştur, bunun bir nedeni ya da benzer bir amaç için yararlı olup olmadığı belirsizdir.
Kaynak:https://www.smithsonianmag.com/science-nature/five-practical-uses-spooky-quantum-mechanics-180953494/?no-ist
in Astro Fizik
Kuantum Mekaniğini Kullanmanın 5 Pratik Yolu
