Bilim adamları bir kuantum
sisteminde zamanı tersine çevirdiler ve bir fotonu orijinal durumuna
döndürdüler. Sistem böylece bilinmeyen gelişmeleri de tersine çevirebilir. Fizikte
süreçler belirli bir zaman yönüne tabiidir. Bir cam yere düşebilir ve kırılabilir,
ancak yeniden birleştirilip orijinal yerine geri dönemez. Her kapalı sistemde
entropinin arttığı termodinamiğin ikinci yasasına göre böyle bir sürecin veya
zamanın geriye doğru işlemesi mümkün değildir.
Kuantum teorisinde, bir sürecin
tersine çevrilmesinin de mümkün görünmediği başka kurallar geçerlidir. Kuantum
fiziğinin, değişikliklerin sistemlerde yalnızca gözlem yoluyla meydana
geldiğini varsayan temel bir ilkesi burada çok önemlidir. Prensip olarak, bu
nedenle bir kuantum sisteminde zaman içindeki değişiklikleri gözlemlemek ve
süreci tersine çevirmek imkânsızdır.
Kuantum Sisteminde Zamanın Tersine Çevrilmesi
Viyana Üniversitesi'ndeki bilim
adamları, zamanı geriye doğru çalıştırırken aynı zamanda bir kuantum sistemini
ilk durumuna geri döndürmek için kuantum mekaniği yasalarını kullanmayı
başardılar. Optica dergisindeki fizikçilerin açıkladığı gibi, kuantum
sisteminin ilk durumunu bilmeleri gerekmiyordu.
Kuantum Sistemleri İçin Geri Sarma Protokolü
Deney, Avusturya Bilimler
Akademisi'nin (ÖAW) Kuantum Optik ve Kuantum Bilgisi Enstitüsü'nden (IQOQI)
teorik fizikçi Miguel Navascues tarafından tasarlanan sözde geri sarma
protokolüne dayanıyor. Basitçe söylemek gerekirse, geri sarma protokolü,
sistemin evrimini başka bir evrime bağlayarak bir kuantum sisteminin zaman
içindeki değişiklikleri tersine çevirmesine izin verir.
Viyana Üniversitesi'nden
fizikçiler ve Philip Walther liderliğindeki IQOOI şimdi deniz gemileri
teorisini ilk kez deneysel olarak gerçekleştirdiler. Bir kuantum sistemi
olarak, polarizasyonu birkaç kez değişen tek bir foton kullandılar.
Üst üste Binen Fotonun Evrimi
Araştırmacılar deneylerinde fotonun
gelişimini başka bir kutuplaşma ile kapladılar. Sonuç olarak, iki süreçten
hangisinin önce geldiğini artık bilemezler. Kuantum anahtarının çifte
kullanımı, kuantum sisteminde zamanın geriye doğru akmasını ve fotonun
başlangıç durumuna dönmesini sağladı. Şaşırtıcı olan, süreci tersine çevirmek
için fizikçilerin ışık parçacığının ilk ve son durumunun ne olduğunu ve fotonun
zaman içinde nasıl değiştiğini bilmesine gerek olmamasıydı.
Yazarlar, keşiflerini
"temelde inanılmaz derecede ilginç" olarak tanımlıyorlar. Ancak
teknolojik kullanım durumları olduğuna da inanıyorlar. Örneğin, hataların veya
istenmeyen gelişmelerin tersine çevrilebilmesi için bir geri sarma protokolünün
bir kuantum işlemciye entegre edilmesi düşünülebilir.