Kuantum mekaniği, maddenin ve enerjinin atom altı seviyede nasıl davrandığını açıklayan fizik dalıdır. 1900'lerin başında Max Planck, Niels Bohr, Werner Heisenberg ve Erwin Schrödinger gibi öncüler tarafından geliştirilmiş ve şimdiye kadar oluşturulmuş en başarılı bilimsel teorilerden biri haline gelmiştir.
Teori, çok çeşitli mikroskobik olayları doğru bir şekilde açıklar. Bunlar arasında, parçacıkların aynı zamanda dalga benzeri davranış sergilediği ünlü çift yarık deneyi ve parçacıkların klasik anlamda üstesinden gelmek için yeterli enerjiye sahip olmasalar bile bir engeli geçme olasılıklarının bulunduğu kuantum tünelleme yer alır. Dolaşıklık ve tutarlılık gibi diğer temel kuantum etkileri, kuantum hesaplama ve kuantum iletişim gibi yeni gelişen teknolojilerin temelini oluşturmaktadır.
Karmaşık Sayılar Gerçekten Gerekli mi?
Onlarca yıldır kuantum mekaniği, gerçek bir bileşeni sanal bir bileşenle birleştiren karmaşık sayılara dayanmaktadır. Kuantum durumunun matematiksel tanımında, gerçek kısım genliği temsil ederken, sanal kısım da fazı temsil eder. Bu çerçeve, uzun süredir birçok kuantum sürecini tanımlamak için gerekli görülmüştür.
Bununla birlikte fizikçiler, karmaşık sayıların gerçekten doğanın temel bir parçası mı yoksa sadece kullanışlı bir matematiksel araç mı olduğunu tartışmaya devam ettiler. Bu soru da doğal olarak başka bir soruyu gündeme getiriyor: Kuantum mekaniği sadece gerçek sayılar kullanılarak formüle edilebilir mi?
Temel Bir Varsayım Yeniden Değerlendiriliyor
2021'de yapılan bir çalışma, kuantum mekaniğinin standart varsayımları altında karmaşık sayıların vazgeçilmez olduğu sonucuna varmıştı (Renou ve diğerleri, Nature 600, 625 (2021)). Deneysel sonuçlar da bu sonucu desteklemişti.
Heinrich Heine Üniversitesi Düsseldorf'tan (HHU) ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi'nden (DLR) araştırmacılar, Profesör Dr. Dagmar Bruß ve doktora araştırmacısı Pedro Barrios Hita liderliğinde, bu önceki çalışmanın arkasındaki varsayımlara tekrar bakmaya karar verdiler.
Physical Review Letters'da yayımlanan yeni bir çalışmada, 2021 analizinde kullanılan varsayımlardan birinin gereğinden daha kısıtlayıcı olduğunu buldular. Kuantum sistemlerinin nasıl birleştiğini tanımlamak için farklı, fiziksel olarak motive edilmiş bir yaklaşım kullanarak, tamamen gerçek sayılarla ifade edilebilen ve aynı zamanda geleneksel kuantum mekaniğinden deneysel olarak ayırt edilemeyen bir teori ailesi tanımladılar.
Profesör Bruß şunları söyledi: "Bu, her iki çerçevenin de akla gelebilecek herhangi bir deney için aynı tahminleri vereceği anlamına geliyor. Bu çerçevede, sanal sayılar kuantum mekaniğinde temel olarak gerekli değildir ve prensipte gerçek sayıları kullanan alternatif formülasyonlarla değiştirilebilir."
