Fizikçiler kuantum mekaniğinin uzun süredir kabul gören bir varsayımını sorguluyor: Sanal sayılara gerçekten ihtiyaç var mı? Düsseldorf Heinrich Heine Üniversitesi (HHU) ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi'nden (DLR) bir ekip beklenmedik bir gerçeği ortaya koydu: Kuantum mekaniği tamamen sıradan reel sayılarla tanımlanabilir. Physical Review Letters dergisinde yayımlanan bu çalışma, Amerikan Fizik Topluluğu tarafından "Öne Çıkan" (Highlight) statüsüne layık görüldü.
On yıllardır kuantum teorisi, reel kısmın kuantum durumunun genliğini, sanal kısmın ise evresini temsil ettiği karmaşık sayılar üzerine inşa edilmişti. Kendisiyle çarpımı negatif sonuç veren bu tuhaf sayıların vazgeçilmez olduğu ve girişimden dolanıklığa kadar temel kuantum olaylarını bunlar olmadan açıklamanın imkansız olduğu düşünülüyordu. 2021 yılında Marc-Olivier Renou liderliğindeki uluslararası bir araştırma grubu, Nature dergisinde yayımladıkları makalede, yalnızca reel sayılar üzerine kurulu her türlü kuantum mekaniği versiyonunun deneysel olarak çürütülebileceğini kanıtlamıştı. Bu durum, konu hakkındaki nihai karar gibi görünüyordu.
Ancak Profesör Dagmar Bruß ve doktora öğrencisi Pedro Barrios Hita, temel varsayımlardan birini yeniden gözden geçirdi. Kuantum sistemlerinin birleştirilmesinde tam bir matematiksel özdeşlik aramak yerine, resmi aksiyomlara değil fiziksel anlama dayanan farklı bir yaklaşım benimsediler: Eğer bir işlem bağımsız iki alt sistemden yalnızca birine etki ediyorsa, diğeri üzerinde ölçülebilir bir etki yaratmamalıdır. Bu basit ve mantıklı koşulun belirleyici olduğu anlaşıldı.
Sonuç ekibi hayrete düşürdü: Tamamen reel sayılarla formüle edilen ve akla gelebilecek her türlü deney için standart kuantum mekaniğiyle birebir aynı öngörüleri sunan koca bir kuantum teorileri ailesi ortaya çıktı.
"Her iki çerçeve de düşünülebilecek her deney için özdeş tahminler sunuyor," diye açıklıyor Profesör Bruß. "Bu, söz konusu yaklaşım dahilinde sanal sayıların kuantum mekaniğinde temel bir gereklilik olmadığı ve prensipte reel sayıların kullanıldığı alternatif formüllerle değiştirilebileceği anlamına geliyor."
Kuantum bilgisayarlarından güvenli iletişime kadar bu durum pratik açıdan ne anlam ifade ediyor? Bu konu henüz cevabı bilinmeyen bir soru ve deneyciler sonuçları daha yeni irdelemeye başlıyor. Ancak böylesine eşdeğer bir formülasyonun varlığı bile teorinin matematiksel temellerine dair anlayışımızı temelden sarsacaktır: Fiziksel gerçekliğin asli bir özelliği gibi görünen şeyin, aslında sadece hesaplamalarda kullanılan pratik bir araç olabileceği ortaya çıkmış oldu.
