Google’ın Sycamore 2 bilgisayarında gerçekleştirilen kuantum deneyi, verileri iki simüle edilmiş kara deliğe aktararak holografik evren modeli teorisini güçlendirdi.
Fizikçiler, ilk olarak holografik solucan deliğini simüle etmek ve içinden bilgi taşımak için bir kuantum bilgisayar kullandılar. Google’ın Sycamore 2 kuantum bilgisayarında oluşturulan “bebek” solucan deliği, yerçekimi ile değil, kuantum dolanıklığı -iki parçacığın, birinin ölçülmesinin diğerini anında etkileyeceği şekilde bağlanması- yoluyla yaratıldı.
Fizikçiler, kübitleri veya kuantum bitlerini küçük süper iletken devrelerde karıştırarak, bilgilerin gönderildiği bir portal oluşturabildiler. Deney, evrenimizin kuantum bilgisi ile birbirine dikilmiş bir hologram olduğu hipotezini ilerletme potansiyeline sahip. Araştırmacılar, bulgularını 30 Kasım’da .
Baş yazar Maria Spiropulu, “Bu, laboratuvarda kuantum yerçekimini sorgulamak için bir bebek adımı.” dedi. California Teknoloji Enstitüsü’nden bir fizikçi, 30 Kasım’da düzenlenen bir basın toplantısında “Verileri gördüğümüzde panik atak geçirdim. Bir aşağı bir yukarı çıkıyordu ama ben verileri stabil tutmaya çalışıyorum.” dedi.
Solucan delikleri, her iki uçta kara deliklerle birbirine bağlanan uzay zamandaki varsayımsal tünellerdir. Doğada, iki kara deliğin muazzam yerçekimi, solucan deliğinin koşullarını yaratmaya yardımcı olur ancak deneyde simüle edilen solucan deliği biraz farklı. İki kara deliği taklit etmek için ‘kuantum ışınlanması’ adı verilen bir sürece dayanan bir model. Delikleri açıp bilgileri portal aracılığıyla gönderince bu süreçler oldukça farklı görünüyor, ancak araştırmacılara göre, sonuçta o kadar da farklı olmayabilirler. Holografik ilke adı verilen bir hipotezde, karadelik tekillikleri (Einstein’ın genel göreliliği) etrafında çökerten yerçekimi kuramı aslında kübitler gibi çok küçük nesneleri yöneten garip kurallardan ortaya çıkmış olabilir (kuantum mekaniği) ve onların deneyi, durumun böyle olduğuna dair ilk ipuçlarını sağlayabilir. Fakat araştırmacılar, kara delikleri, gerçeğin garip varyantları olarak kabul edilecek kadar yakın bir şekilde simüle edip etmediklerinden emin değiller ve sonuçta kuantum bilgisayar yarıklarını “ortaya çıkan” kara delikler olarak adlandırdılar. Fermilab’da araştırmadan sorumlu müdür yardımcısı ve fizikçi Joseph Lykken, “Baktığımız özellikler açısından solucan deliğine benzeyen bir şeyimiz var.” dedi.
Einstein’ın Tahminleri
Solucan delikleri fikri ilk olarak Albert Einstein ve meslektaşı Nathan Rosen’in 1935’te ünlü bir makalesinde genel görelilik kuramının karadeliklerin geniş mesafeleri birbirine bağlayabilecek köprüler halinde birbirine bağlanmasına izin verdiğini gösteren çalışmalarından ortaya çıktı. Teori, uzaydaki tekillikler adı verilen noktalara alternatif bir açıklama sunma girişimiydi: Karadeliklerin çekirdekleri kütlenin tek bir noktada sonsuz bir şekilde yoğunlaştığı, uzay-zamanın sonsuza doğru bükülmesi kadar güçlü bir yerçekimi alanı yaratır.
Einstein ve Rosen, solucan delikleri bir şekilde varsa, o zaman genel göreliliğin de geçerli olduğunu düşündüler. Ünlü 1935 makalesinden bir ay önce, Einstein, Rosen ve meslektaşları Boris Podolsky bir makale daha yazmışlardı. Bu araştırmada, daha sonraki genel görelilik makalelerinden farklı olarak, kuantum teorisini desteklemeyi değil, gülünç sonuçları nedeniyle onu itibarsızlaştırmayı amaçlayan bir tahminde bulundular.
Fizikçiler, kuantum mekaniğinin kuralları doğruysa, iki parçacığın özelliklerinin ayrılmaz bir şekilde bağlantılı hale gelebileceğini, öyle ki birinin ölçülmesinin, ikisi muazzam bir boşlukla ayrılmış olsa bile anında diğerini etkileyeceğini belirtti. Einstein, artık ‘kuantum dolanıklığı’ olarak bilinen süreci ‘uzaktan ürkütücü etki’ olarak adlandırarak alay etti, ancak o zamandan beri fizikçiler tarafından yaygın olarak kullanılıyor. Bu iki çığır açan öngörüyü üretmiş olmasına rağmen, Einstein’ın kuantum fiziğinin doğasında var olan belirsizlik ve tuhaflıktan hoşlanmaması, onu hayati bir kavrayışa karşı kör edebilirdi: Bu iki tahmin aslında bağlantılı olabilir. Genel görelilik ve kuantum teorisini birbirinden ayırarak, fizikçiler yerçekimi ve kuantum etkilerinin çarpıştığı alemleri (kara deliklerin içleri veya Büyük Patlama anında evrenin yoğunlaştığı sonsuz küçük nokta gibi) anlamadan kaldılar.
Holografik Prensip
Einstein bu çıkmaza girdiğinden beri fizikçileri her türden önermeler bulmaya yöneltti. Birincisi, tüm evrenin uzak bir 2 boyutlu yüzeyde gerçekleşen süreçlerinin 3 boyutlu holografik bir projeksiyonu olduğunu varsayan holografik ilke. Bu fikrin kökleri, Stephen Hawking’in 1970’lerdeki çalışmasına dayanmakta; bu, kara deliklerin gerçekten de Hawking radyasyonu yayması halinde, sonunda buharlaşacakları ve büyük bir kuralı çiğneyecekleri şeklindeki bariz paradoksunu ortaya koydu. Genel görelilik ve kuantum mekaniği artık uzlaştırılamaz gibi görünmüyor; inanılmaz derecede doğru tahminlerine rağmen, yanlış bile olabilirler. Bu sorunu çözmek için, kuantum mekaniği ile göreliliği uzlaştırmayı amaçlayan sicim teorisinin savunucuları, bir kara deliğin içerdiği bilginin olay ufkunun (ışığın bile kaçamayacağı nokta) 2B yüzey alanıyla bağlantılı olduğu gözlemlerini kullandılar. Kara deliğin içine çöken yıldızla ilgili bilgiler bile, Hawking radyasyonuna kodlanmadan ve kara deliğin buharlaşmasından önce gönderilmeden önce, bu ufuk yüzeyindeki dalgalanmalarla örülmüştür.
1990’larda teorik fizikçiler Leonard Susskind ve Gerard ‘t Hooft, fikrin burada durması gerekmediğini anladılar. Bir 3B yıldızın tüm bilgileri bir 2B olay ufkunda temsil edilebilseydi, belki de kendi genişleyen ufkuna sahip olan evren aynıydı: 2B bilginin 3B projeksiyonu.
Bu açıdan bakıldığında, birbiriyle bağlantısız iki genel görelilik kuramı ve kuantum mekaniği hiç de ayrı olmayabilir. Uzay-zamanın yerçekimi bükülmesi, gördüğümüz diğer her şeyle birlikte, uzak bir ufkun alt boyutlu yüzeyi üzerindeki küçük parçacıkların küçük etkileşimlerinden parıldayan holografik bir projeksiyon gibi ortaya çıkabilir.
Solucan Delikleri İçin Test
Araştırmacılar bu fikirleri test etmek için Google’ın Sycamore 2 bilgisayarına başvurdular ve bilgisayara her iki uçta kuantum dolaşmış iki kara delik içeren basit bir holografik evrenin çıplak kemik modelini yüklediler. İlk kübite bir giriş mesajı kodlandıktan sonra, mesajın, sanki kara delik tarafından yutulmaya paralel olarak, diğer uçta sanki karadelik tarafından atılmış gibi şifrelenmemiş ve bozulmamış bir şekilde dışarı fırlamadan önce, anlamsız bir şekilde karıştırıldığı görüldü.
Lykken, “Burada devam eden fizik, prensip olarak, eğer Dünya’nın farklı taraflarında bulunan iki kuantum bilgisayarımız olsaydı ve bu teknolojiyi biraz daha gelişseydi, çok benzer bir deney yapılabileceğinin göstergesi. Bilgi Harvard’daki laboratuvarımızda kayboldu ve Caltech’te ortaya çıktı. Bu, aslında tek bir çip üzerinde yaptığımızdan daha etkileyici olurdu. Ama gerçekten, burada bahsettiğimiz fizik her iki durumda da aynı.” dedi.
Solucan deliği numarasının şaşırtıcı yönü, mesajın bir şekilde iletilmesi değil, tamamen bozulmamış ve geldiği sırayla ortaya çıkması. Araştırmacılar, bilginin, doğadaki akla gelebilecek en kısa mesafe olan Planck uzunluğundan sadece birkaç faktör daha büyük olan çok küçük bir boşluktan geçtiğini belirtti. Gelecekte, daha karmaşık deneyler tasarlamak, bunları daha gelişmiş donanımlarda gerçekleştirmek ve daha uzak mesafelere kodlar göndermek istiyorlar. Solucan deliklerinden bilgi göndermekten atom altı parçacık gibi fiziksel bir şey göndermeye geçmek, teorik bir sıçrama gerektirmezken, gerçek bir mini kara delik yaratmak için yeterince büyük bir kübit yoğunluğuna ihtiyaç duyacağını söylüyorlar.
Derleyen: Ceren Korkmaz
