Uzaylılara Kuantum İletişimle Mesaj Göndermemiz Mümkün mü?



Edinburgh Üniversitesi'nden Arjun Berera ve Jaime Calderón-Figueroa, uzayda seyahat eden mesajların ışığın kuantum doğasını kullanabileceğini öne sürüyorlar. Kuantum iletişim, içerdiği zorluklara rağmen Dünya dışı bir uygarlığa, yıldızlararası bir mesaj göndermenin etkili bir yolu olabilir. Araştırmacılar bu olasılığı araştırdılar ve bulgularını Physical Review D' de yayınladılar.


https://www.bbc.com/


Evren oldukça büyük bir yer. Mevcut bilim anlayışımızla, yakın yıldızlara ulaşmak nesiller alacaktır. Ama istediğimiz sadece uçsuz bucaksız bir mesaj göndermekse, neden mümkün olan en yüksek hızda, ışık hızında göndermeyelim?


Yıldızlar arasında akıllı yaşam arayışımızın çoğu elektromanyetik radyasyona odaklandı. Normalde elektromanyetik spektrumun radyo veya optik bölgelerini ayarlıyoruz - radyo dalgaları uzayda toz ve gazın içinden kolayca geçebilir . Diğerleri, nabız atan lazerlerin gökyüzünde dinleyen herhangi bir uygarlığa bir mesaj göndermenin akıllıca bir yolu olabileceğini öne sürdüler. Her halükarda, ne zaman dünya dışı uygarlıklardan iletişim arasak, bu tür doğal olmayan bir düzen ararız.


Bir mesajın elektromanyetik radyasyonun kendi özelliklerinde, dalgalarının genliği ve frekansında kodlanabileceğini biliyoruz. Bunu, radyoları, cep telefonlarını ve wi-fi'yi kullandığımızda Dünya'da her zaman yapıyoruz.


Berera ve Calderón-Figueroa, fotonların kuantum özelliklerini kullanmanın uzaylılarla iletişimde en etkili yöntem olduğunu öne sürüyorlar. Elektromanyetik radyasyonun bir dalga olarak hareket etmesi yerine, fotonları parçacıklar olarak kullanabiliriz. Bilgi, bu parçacıkların kuantum durumlarında kodlanabilir.


Kuantum iletişiminin bir yöntemi, kuantum ışınlanmasıdır. Bu, kuantum bilgisinin ana birimi olan üç kuantum biti veya kübit kullanır. Geleneksel parçacıklar, bilgi tuttuklarında, örneğin 1 veya 0 olabilir. Kuantum parçacıkları olarak kübitler biri onları gözlemleyene kadar hem 1 hem de 0 olabilir.


Kuantum ışınlamada, üç kübitten ikisi dolaşıktır. Dolayısıyla biri 1 olarak ölçüldüğünde diğeri de 1 olur. Aslında parçacıklar Evrenin neresinde olurlarsa olsunlar aynı duruma sahiptirler.


Kuantum ışınlaması, gerçek parçacıkların ışınlanması değil, daha çok bu parçacıkların içerdiği bilgilerin ışınlanmasıdır. Nasıl çalıştığını görmek için, iki kişi arasında paylaşılan birbirine dolanmış iki kübit hayal edin. İlk kişi, kübitinin her yönünü tam olarak kopyalayıp ikinci kişiye gönderemez bu tür kopyalama kuantum dünyasında yasaktır. Bunun yerine gönderici, kübitinin 3 numaralı kübit ile etkileşime girmesine izin verebilir. Daha sonra bu etkileşimin sonuçlarını klasik bir şekilde alıcıya gönderir, bu da iletişimin ışık hızından daha hızlı hareket edemeyeceği anlamına gelir. Bu bilgi alındıktan sonra, ikinci kişi kendi kübitini 3 numaralı kübit ile etkileşime sokabilir ve aslında mesajı alabilir.


Bu kavramın dünya dışı varlıklarla iletişimin çok ötesinde etkileri vardır. Her kübit, 1 ve 0'ın üst üste binmesidir. Ancak bir kez gözlemlendiğinde, belirli bir değere çöker. Bu davranış, birisi iletiyi ele geçirdiğinde gönderenin bileceği anlamına gelir. Kuantum iletişimleri bu nedenle inanılmaz derecede güvenlidir ve finanstan ulusal güvenliğe ve kişisel kimliğin korunmasına kadar her türlü uygulama için umut vaat etmektedir.


Araştırmacılar, bu şekilde oluşturulmuş bir yıldızlararası mesajın çok büyük miktarda bilgi içerebileceğini iddia ediyor.


Ancak, şu anda bilgileri nasıl çıkaracağımızı bilmiyoruz. Berera ve Calderón-Figueroa, mesaj gözlemlendikten sonra dalga fonksiyonunun belirli bir duruma çöktüğüne ve mesajın geri kalanının kaybolduğuna dikkat çekiyor. Kuantum operatörlerini kullanarak mesajdan daha fazla bilgi çıkarmanın bir yolu olabilir ve bu, kuantum hesaplama içinde aktif bir araştırma alanıdır.


Kuantum iletişiminin yıldızlararası mesafelerde veri iletebilmesi için mesajın geçerli kalması gerekir. Bunu başarmak için yazarlar iki şeyin olması gerektiğini söylüyorlar: Mesajın uyumsuzluktan kaçınması ve yüksek sadakati sürdürmesi gerekiyor.


Kuantum iletişimi söz konusu olduğunda, uyumsuzluk bir sorundur. Eğer bir mesaj çevre ile onu “gözlemleyecek” şekilde etkileşime girerse, dalga fonksiyonu çökecek ve mesajdaki bilgi kaybolacaktır. Decoherence, yerçekimi alanları, gaz ve toz ve yıldızlardan gelen radyasyon dahil olmak üzere uzaydaki her türlü şeyden gelebilir. Alan çoğunlukla boştur, ancak mesajın ne kadar uzağa gitmesi gerekiyorsa, onu bozan bir şeyle etkileşime girme şansı o kadar artar.


Yazarlar, nispeten kısa mesafelerde, uyumsuzluğun yönetilebilir bir zorluk olabileceğini hesaplıyor. Uzaylılardan bir mesaj alıyorsak, doğru mesajı çevirdiğimizden emin olmak istiyoruz. Spektrumun belirli bantları, aslına uygunluğu korumada diğerlerinden daha iyidir. Ayrıca mesajın ilk durumunu ve kaynağını “tahmin etmeye” çalışabiliriz. Bunu yaparsak, mesajı yeniden yapılandırabilir ve kaybolan aslına uygunluğu geri kazanabiliriz.


Bunların herhangi birini gerçekten yapıp yapamayacağımızı göreceğiz. Ancak uzayın kuantum iletişimini nasıl etkilediğini öğrenebilirsek, bu yöntemi, Ay'dan dış Güneş Sistemi'ne kadar yakındaki uzay keşiflerimizde kullanabiliriz.


Kaynak: https://bigthink.com/hard-science/quantum-communications-aliens/