Işınlanma gerçek mi oluyor?

1960 ile 2000 kuşağı arasında doğanlar Uzay Yolu dizisinde Atılganın Baş Mühendisi Scotty’nin Atılgan’ın tayfasını ışınladığını hatırlarlar. Atılgan gezegenden gezegene giderken Kaptan Kirk, Bay Spock ve diğerleri ışınlanma yoluyla gezegenlere veya başka yıldız gemilerine ışınlanırlardı.

1960’larda yapılan bu dizinin vizyonu uzak gelecekte insanların ışınlanma teknelojisine sahip olacağı yönündeydi. Işınlanmayı tanımlayacak olursak bir noktada ışınlanan nesnenin enerjize edilmesi ve parçacıklarına ayrılması ve daha sonra başka bir noktada bu enerji parçacıklarının yeniden dizilerek aynı nesneyi oluşturması şeklinde tanımlanabilir.

Son teknoloji, küçük parçacık veya foton havuzlarını bir yerden başka bir yere taşımayı yani "ışınlanmayı" mümkün hale getirdi. Bu kuantum mekaniği fenomeni kuantum taşıma olarak bilinir. Bu sürecin, gelişmiş iletişim teknolojileri ve süper hızlı kuantum bilgisayarlar gibi birçok elektronik kavramda ileri düzey uygulamaları vardır. Heisenberg belirsizlik ilkesi, her ölçümün parçacığın durumunu değiştirdiğini belirtir.

Bir parçacığın tam olarak nerede olduğunu belirlerseniz, aynı anda istemsizce hızını da değiştirirsiniz. Bu nedenle parçacığın hem konumu hem de hızı tam olarak belirlenemez. Bu soruna bir çözüm, Anton Zeilinger'in etrafındaki bilim insanlarının 1993'te inşa etmeyi başardığı kuantum ışınlayıcısı tarafından sunuldu. Işınlamanın temelini oluşturan teorik hazırlık çalışmaları ise fizikçi C.H. Bennet'in tarafından yapılmıştır.

Kuantum dünyasında, birbirlerinden ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar aynı şekilde davranan parçacık çiftleri üretilebilir. Bu parçacıklardan biri "ölçülürse", bu ölçüm ikinci parçacığı da etkiler ve durumunu değiştirir. Einstein bunu "hayalet mesafe etkisi" (spooky action at a distance) olarak tanımlamıştır. Bilim insanları bugün Einstein-Podolsky-Rosen paradoksundan bahsetmektedirler.

Sonuç olarak, bir ışınlayıcı ışınlamak istediği parçacığı tamamen ölçmek zorunda değildir. Einstein-Podolsky-Rosen paradoksunun temel fikrinin yardımıyla ölçemediği bilgileri basitçe yukarıdaki hayalet mesafe etkisini kullanarak iletebilir. Bu nedenle ışınlama bir fizik ilkesini ihlal etmez. Ancak, Bennet sadece birkaç parçacığı ışınlayabilmiştir.

Kuantum ışınlanmasının ilk başarılı deneyi, yukarıda da bahsettiğim gibi 1998 yılında Anton Zeilinger tarafından yapıldı ve bu deney, dolanıklık takasını veya dolanık bir durumun ışınlanmasını içeriyordu.

Zeilinger grubu, dolanıklık takasını deneysel olarak gerçekleştirdi ve daha sonra gecikmeli dolanıklık testini gerçekleştirmek için uygulandı. 1998 yılında, Zeilinger'in grubu dolanık fotonlarla kuantum kriptografisini uygulayan ilk grup oldu.

Zeilinger, bağımsız bir kübitin (quantum düzeyde en basit bilgi birimi) kuantum ışınlanmasının ilk kez gerçekleştirilmesiyle yaygın olarak bilinir. Daha sonra bu çalışmayı, iki Kanarya Adası arasında 144 kilometre boyunca serbestçe yayılan ışınlanmış kübitler ve kuantum ışınlanması için bir kaynak geliştirmek üzere genişleterek devam etti.

Kuantum ışınlanmasının sınırlarını zorlayan en son gelişmelere ve yapılan deneylere bakarsak ciddi gelişmeler olduğunu görebiliriz.

2023'te araştırmacılar, çoklu kuantum hafızaları kullanarak kuantum bilgilerini bir fotondan katı hal kübitine 1 km mesafede ışınlayabildiler. 2015'te ise bilim insanları, dolanık fotonlar kullanarak kuantum bilgilerini bir rubidyum atomları topluluğundan başka bir rubidyum atomları topluluğuna 150 metre mesafede ışınlayabildiler.

2020'de ise araştırmacılar, yüzde 90'ı aşan doğruluklarla toplam 44 km mesafede kuantum ışınlanması gerçekleştirdiler. Araştırmacılar, 2015 yılında optik fiber üzerinden 102 km mesafede kuantum ışınlanması için bir rekor kırdılar.

Yani görüldüğü üzere ışınlanma teknolojisi konusunda oldukça ciddi gelişmeler var. Tabii ki yaklaşık bin milyar parçacıktan oluşan bütün bir insanı ışınlamak çok daha zor olacaktır. Ancak mevcut teknolojinin bu hızla gelişmesiyle belki de bir 30 yıl sonra ışınlanma teknolojisi gerçek olabilir.

Mesela 1970’de doğanların doğduklarında ne renkli TV programları, ne bugünkü bilgisayarlar, ne internet, nede yapay zeka vardı. Ama 30 yıl sonra 2000’de hemen hemen bunların hepsi vardı. Bugün ise 1970’de hayal edilemeyecek teknolojiler var. Yani bugün için zor görünen ışınlanma teknolojisi çok basit olarak 2050’li yıllarda var olabilir.

Ancak yukarıda da bahsettiğim gibi ışınlanma teknolojisi tam olarak gelişene kadar sürmesi gereken çalışmalar var ama bu sırada bile bu çalışmaların uzak mesafe iletişimden tutunda savunma teknolojilerine kadar kullanılabilecek çok fazla uygulama alanları var.

Hatta yüksek hız kuantum bilgisayarlar ve bilimsel ilerlemeler için şimdiden çok ciddi ilerlemeler bu teknoloji sayesinde oldu. Bu teknolojilerin ülkemizde de olması şart yoksa ABD ve NATO’da olan bu teknolojiler de ülkemiz geri kalacaktır ve hem savunma zafiyeti hem AR-GE zafiyeti oluşturacaktır.

Ne yazık ki ülkemizde 10 yıllık ve 20 yıllık teknoloji kalkınma planları yapılmadığı için birçok teknolojide geri kalmaktayız. Yüce Önderimiz Atatürk’ün dediği gibi “En Hakiki Mürşit İlimdir” ve ülkemizin de uzun vadede çıkış yolu daha çok Bilim Ve Teknolojiden geçmektedir. Hepinize bilim dolu haftalar dilerim.