Bilim insanları geliştirdikleri bir kuantum deneyiyle, tarihte ilk defa kuramsal bir solucan deliğinin dinamiklerini ya da davranışlarını inceleme fırsatını bulmuşlar. Deney gerçek bir solucan deliği (uzay ve zamandaki bir yırtılma) meydana getirmekten ziyade, kuramsal solucan delikleri ile kuantum kütleçekimde öngörülen olgulardan biri olan kuantum fiziği arasındaki bağlantıların incelenmesini sağlıyor. Kuantum kütleçekim, özü itibariyle birbiriyle uyumsuz görünen doğanın iki temel ve üzerinde çokça çalışma yürütülmüş tanımı olan kütleçekim ile kuantum fiziğini birbirine bağlamaya çalışan bir dizi kuramdan meydana geliyor.
ABD Enerji Bakanlığı Bilim Bürosunun Temel Fizik Kuantum İletişim Kanalları araştırma programında baş araştırmacı ve California Teknoloji Enstitüsünde fizik profesörü olan Maria Spiropulu, “Bir kütleçekimsel solucan deliğinin kilit özelliklerini sergileyen ancak günümüzün kuantum donanımlarında uygulanacak kadar küçük olan bir kuantum sistemi keşfettik” diyor. “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 etkilerinin incelenebileceği diğer planlanmış deneyler gibi kuantum kütleçekimin doğrudan incelenmesi yerine geçmiyor. Fakat kuantum kütleçekim fikirlerini tatbik etmek üzere güçlü bir sınama ortamı sunuyor.”
Araştırma dün Nature bülteninde yayımlandı.
Kara delikler, uzay zamandaki iki uzak bölge arasında bulunan köprüler. Deneysel olarak gözlenmiş değiller ancak bilim insanları 100 yıla yakın bir süredir varlıkları ve özellikleri hakkında kuram geliştiriyor. Albert Einstein ve Nathan Rosen, 1935 yılında kara delikleri Einstein’ın genel görelilik kuramına uygun şekilde uzay zaman dokusundaki tüneller şeklinde tarif etmiş. Özel görelilik kuramı, kütleçekimi uzay zamanın bir bükülmesi şeklinde betimliyor. Araştırmacılar, bu fizikçilere ithafen solucan deliklerini Einstein-Rosen köprüleri şeklinde adlandırıyor. “Solucan deliği” terimi ise 1950’li yıllarda fizikçi John Wheeler tarafından türetilmiş.
Solucan delikleri ve kuantum fiziğinin; özellikle de dolanıklığın (iki parçacığın çok uzak mesafeler boyunca birbirine bağlı kalabildiği bir olgu) arasında bir bağlantı olabileceği görüşü ilk olarak 2013 yılında Juan Maldacena ve Leonard Susskind tarafından yürütülen kuramsal bir araştırmada öne sürülmüş. Bu fizikçiler, solucan deliklerinin dolanıklığa denk olduğunu iddia etmişler. Aslında bu çalışma, kütleçekim ve kuantum fiziği dünyalarının arasında yeni bir tür kuramsal bağlantı oluşturmuş. Denklik çalışmasının ardındaki 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 şekilde genişletmişler. Bilim insanlarının tertiplediği bir senaryoya göre negatif itici enerji, bir solucan deliğini bir şeyin bir uçtan diğerine geçeceği kadar uzun süre açık tutuyor. Araştırmacılar geçilebilen bir solucan deliğine yönelik bu kütleçekimsel tarifin, kuantum ışınlanma şeklinde bilinen bir işleme denk olduğunu göstermişler. Fiber optik kablo ve havadan uzun mesafelerde deneysel olarak gösterilen bir protokol olan kuantum ışınlanmada bilgi, uzay boyunca kuantum dolanıklık ilkeleri kullanılarak aktarılıyor.
Yeni çalışmada, solucan deliklerin kuantum ışınlanmayla olan eşdeğerlikleri araştırılıyor. Caltech öncülüğünde çalışan araştırma takımı, uzaydaki bir noktadan diğerine yolculuk eden bilginin ya kütleçekim dilinde (solucan delikleri) ya da kuantum fiziği dilinde (kuantum dolanıklığı) tarif edilebileceği görüşünün incelendiği ilk deneyleri gerçekleştirmiş.
Yazar: Whitney Clavin/California Teknoloji Enstitüsü. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
