Optik Öncüleri( Frontiers in Optics 2012) 2012 toplantısında bilim insanları önceden düşünülenin aksine sistemleri engellemeden gözlem yapmanın mümkün olduğunu, Heisenberg Belirsizlik İlkesi’ ni değiştirebileceğini ortaya kondu.
Ultra küçük dünya olarak bilinen atomların dünyasını inceleyen bilim adamları bilirler, bir elektronun konumunu ve anlık momentumunu yüksek kesinlikle tespit etmek imkansızdır. Çünkü ölçüm yapmaya çalıştığınızda sistemlere müdahale edersiniz ve bu nedenle ilk ölçümle beraber ikinci ölçümde belirsizlik hakim olur. Bu hesaplamalara dayalı matematiksel konsept, kuantum mekaniğinin bir niteliği olup, ilk 20. yy’ da ünlü fizikçi Werner Heisenberg tarafından formüle edilmiş olup, Heisenberg Belirsizlik İlkesi olarak bilinir.
Heisenberg ve diğer bilim adamlarının kuantum sistemlerinde özelliklerinin özünde olan belirsizliği tespit etmek için yaptığı genelleştirilmiş denklemler, dikkatsizce yapılmış hesaplamalar nedeniyle belirsizlik ilkesi, bazen kabaca Heisenberg’ in orijinal ölçüm-bozulma ilişkilerine uygulandı. Bugün Toronto Üniversitesi’ nden araştırmacılar doğrudan deneysel bir kanıt elde ederek, Heisenberg’ in orijinal formülünün yanlışlıklar olabileceğini gösterdi.
Sonuçlar geçen ay Physical Review Letters jurnalinde yayınlandı. Ayrıca araştırmacılar, bulgularını ilk kez Optik Topluluk Yıllık Toplantısı(Optical Society’s Annual Meeting- OSA) ve Optikte Öncüler ( Frontiers in Optics –FiO) toplantısında 14-18 Ekim’ de Newyork, Rochester’ ta sunacak.
Ekip karışık foton çiftlerindeki polarizasyonu ölçmek için bir cihaz yaptılar. Farklı polarizasyon seviyelerindeki fotonun, elektronun konumu ve momentumuna benzer şekilde, tamamlayıcı fiziksel özellikler olarak adlandırılarak yani, Heisenberg belirsizlik ilişkileri genelleştirilmiş oldu.
Araştırmacılar başlıca hedef olarak, ne kadar fotonun polarizasyonunun engellendiğini ölçmek için ışık parçacıkları olan olan fotonları ölçümden önce ve sonra gözlemledi. Eğer, önceki ölçüm sistemi engellediyse, sonraki ölçümde kusurlu olacaktı.
Araştırmacılar Catch-22 kuantum mekanik aletini kullanarak, kuantum ölçüm teorileri kullanılarak, polarizasyondan önce fotonların bozulma olmadan piklerini ölçmek için bir yöntem geliştirdi. “ Eğer kuantum parçacığıyla çok zayıf bir etkileşim kurabilirseniz, onu çok engellememiş oluyorsunuz” olarak açıklıyor Toronto Üniversitesi’ nden Lee Rozema. Zayıf etkileşimler, buna rağmen sanki pürüzlü fotoğraflar çekiyormuş gibi gözükebiliyor: parçacık hakkında çok az bilgi veriyor. “ Eğer tek bir ölçüm alırsanız, ölçümde çok gürültü (noise) oluyor. Fakat ölçümleri defalarca tekrarlarsanız istatistiksel açıdan, ortalama bir sonuç elde edebiliyorsunuz.
Fotonların “önce” ve “sonra” görüntüleri kıyaslandığında, net ölçümler sayesinde sistemin gerçek Heisenberg formülüne göre tahmin edilenden daha az bozulduğu gözlendi. Ekibin elde ettiği sonuçların sağladığı ölçüm-parazit ilişkisi hakkında ilk doğrudan deneysel ölçüm kanıtı olduğu ve matematiksel açıdan Nagoya Üniversitesi’ nden Masanao Ozawa’ nın 2003’ da yaptığı hesaplamadan daha doğru olduğu anlaşıldı.
Kuantum hesaplamada hassasiyet oldukça önemli çünkü , kuantum kriptografide sisteme olacak müdahalenin ölçümü bozacağını, bunun da bilginin güvenliğini sağladığı düşünülüyordu.
Kaynak : http://www.sciencedaily.com/releases/2012/10/121004121638.htm
Jurnal Referans :
- Lee Rozema, Ardavan Darabi, Dylan Mahler, Alex Hayat, Yasaman Soudagar, Aephraim Steinberg. Violation of Heisenberg’s Measurement-Disturbance Relationship by Weak Measurements. Physical Review Letters, 2012; 109 (10) DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.100404
