Kuantum Dolanıklık Nedir?

Klasik mekanikte, bir sistemin özellikleri içerdiği parçacıkların konumları ve hızları ile tanımlanır. Konum ve hız, zaman içinde değişen dinamik değişkenlerdir. Kuantum mekaniğinde ise durum tamamen farklıdır. Konum ve hız herhangi bir anlam ifade etmez. Parçacıkların belirli bir konumları ya da hızları yoktur. Kuantum mekaniğinde sistemin durumu, dalga fonksiyonu olarak adlandırılan fonksiyonlar kullanılarak tanımlanır. Bu fonksiyon belirli bir anda sistemin belirli durumlarda bulunma ihtimalleri hakkında bilgi verir. Kuantum mekaniğine göre bir sistemin dalga fonksiyonu, o sistemi tanımlayan Schrödinger denklemininin herhangi bir çözümü olabilir. Ölçümler sonucunda elde edilebilecek sonuçların her biri Schrödinger denkleminin özdurumlarıdır ve denklemin birbirinden bağımsız çok sayıda özdurumu vardır. Bir sistemin belirli bir andaki dalga fonksiyonu, sistemin ölçümler sonucunda bulunabileceği özdurumların herhangi bir lineer kombinasyonu olabilir. Çok sayıda özdeş sistem üzerinde aynı ölçüm yapıldığı zaman sonuçlar dalga fonksiyonu tarafından tahmin edilen olasılıklara uygun çıkar. Kuantum dolanıklık, birden fazla parçacık içeren sistemlerde görülür. Örneğin iki elektrondan oluşan bir sistemi ve sadece bu elektronların bulunabileceği spin durumlarını ele alalım. Bir elektronun spini iki özdurum ile ifade edilebilir. Bu durumları |↑> ve |↓> ile gösterelim. Bir elektronun spin durumu bu iki durumun herhangi bir lineer kombinasyonu olabilir. Örneğin sonsuz sayıdaki muhtemel durumdan bazıları şunlardır : (|↑> + |↓>)/√2, (|↑> - |↓>)/√2, (0.6*|↑> + 0.8*|↓>). İki elektronun spin özdurumları da farklı elektronların spin özdurumları kullanılarak yazılabilir. Bir elektronun spininin iki özdurumu olduğu için iki elektronun spinlerinin farklı dört öz durumu olabilir: |↑> |↑>, |↑> |↓>, |↓>|↑>, |↓> |↓>. Bu gösterimde ilk simge birinci elektrona, ikinci simge ise ikinci elektrona karşılık gelir. Örneğin |↑> |↓> durumundaki bir sistemde, birinci elektron|↑> durumunda ikinci elektron ise |↓> durumundadır. |↓>|↑> durumundaki bir sistemde ise birinci elektron |↓> durumunda ikinci elektron ise |↑> durumundadır. Tek parçacıklı sistemlerde olduğu gibi, sistemin herhangi bir andaki durumu bu dört özdurumun herhangi bir lineer kombinasyonu olabilir. Bu lineer kombinasyonların bazıları dolanık durumlar olarak adlandırılır. Örneğin (|↑> |↓>- |↓>|↑>)/√2 dolanık bir durumdur. Bu durumdaki bir sistemdeki elektronların spin durumları birbirinden bağımsız değildir. Ne birinci elektron |↑>, ikinci elektron ↓> durumunda ne de birinci elektron |↓>, ikinci elektron |↑> durumundadır. Parçacıkların spin durumu dolanık olduğu için biri üzerinde yapılan ölçüm diğerini de etkiler. Örneğin ölçüm sonucunda birinci parçacığın |↑> durumunda olduğu bulunursa ikinci parçacığın durumu |↓> durumuna “çöker”. Aynı şey dolanık olmayan durumlar için doğru değildir. Örneğin (|↑> |↑>-|↓>|↑>)/√2 durumu dolanık değildir. İkinci parçacık, birinci parçacığın durumundan bağımsız olarak |↑> durumundadır. Dolayısıyla birinci parçacık üzerinde yapılan bir ölçüm ikinci parçacığın durumunu etkilemez.