Fransız mühəndis və fizik Sadi Karno termodinamikanın ikinci qanununu tərtib etdikdən cəmi 200 il sonra beynəlxalq tədqiqatçılar qrupu kvant dünyası üçün analoji qanunu açıqladı. Dolaşıq manipulyasiyasının bu ikinci qanunu sübut edir ki, ideallaşdırılmış termodinamika rejimində istilik və ya enerji kimi, dolaşıqlıq da geri çevrilə bilər ki, bu günə qədər çox mübahisəli idi.

2 iyul 2025-ci ildə Fiziki İcmal Məktublarında yayımlanan yeni araşdırma dolaşıqlığın əsas xassələrini başa düşməyi dərinləşdirir və praktikada dolaşıqlığı və digər kvant hadisələrini necə səmərəli şəkildə idarə etmək barədə kritik fundamental fikir verir.

Dolaşma, şübhəsiz ki, kvant mexanikasının mərkəzi xüsusiyyətidir. Əgər iki mikroskopik hissəciyin bir-birinə qarışdığı deyilirsə, o zaman kimsə hissəciklərdən birinin kvant xassəsini ölçsə və sonra onun dolaşmış tərəfdaşı üzərində ölçməni təkrarlayarsa, hətta iki hissəcik bir-birindən böyük məsafələrlə ayrılsa belə, həmişə cütlüyün korrelyasiya olduğunu görəcəklər. Buna görə də bir hissəciyin vəziyyətini bilmək avtomatik olaraq digəri haqqında məlumat verir.

Dolaşma təxminən 90 il əvvəl təbiətin tam təsviri kimi qəbul edilərsə, kvant nəzəriyyəsinin absurdluğunun sübutu kimi təqdim edilmişdir. Ancaq bu gün absurd hesab olunmur.

Gerçək dünyada dolaşıqlığın həqiqiliyinə dair hərtərəfli sübutlardan sonra o, kvant teleportasiyası və kvant kriptoqrafiyasına imkan verən və kvant hesablama, rabitə və dəqiq ölçmələrdə əhəmiyyətli üstünlüklər təklif edən kvant informasiya nəzəriyyəsində əsas mənbədir.

Dolaşma hələ də bizim dünya təcrübəmizə zidd görünsə də, tədqiqatçılar daha çox tanış olan bir şeylə təəccüblü paralellər kəşf etdilər: termodinamika. Əslində, kvant dolaşıqlığı nəzəriyyələri ilə termodinamika arasında çoxlu oxşarlıqlar yaranmışdır. Məsələn, “dolaşma entropiyası” termodinamik entropiyanın rolunu təqlid edən ideallaşdırılmış, səssiz kvant sistemlərinin xarakterik xüsusiyyətidir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1751604413&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-07-quantum-equivalent-thermodynamics-law-entanglement.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMjAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTIwIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTIwIl0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1751604413114&bpp=1&bdt=106&idt=136&shv=r20250630&mjsv=m202507020101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1751604402%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1751604402%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1751604402%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=4871885062301&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1890&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353386%2C95362655%2C95365226%2C95365234%2C31093300%2C95344791%2C95359266%2C95365115%2C31092547&oid=2&pvsid=2156571171894687&tmod=1846020030&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=141

Bununla belə, termodinamikanın ikinci qanununa ekvivalent olan – proseslərin artan nizamsızlığa (yuxarıda qeyd olunan entropiya) meylli olduğunu və mükəmməl geri dönmə qabiliyyətinin əldə edilə bilən, lakin nadir və yüksək səmərəli ideal olduğunu diktə edən – inadla əlçatmaz olaraq qaldı. Burada reversibillik zaman simmetriyasına deyil, xarici agentin sistemi fərqli vəziyyətə gətirmək və sonra heç bir itki olmadan onu ilkin vəziyyətinə qaytarmaq qabiliyyətinə aiddir.

Tədqiqatın həmmüəllifi Tulja Varun Kondra deyir: ” Termodinamikanın ikinci qanununa bənzər ikinci qanunun tapılması kvant informasiya elmində açıq problem olub”. “Bunu həll etmək bizim əsas motivasiyamız olub.”

Bu problemin həlli istiqamətində aparılan çox iş iki uzaq tərəfin (çox vaxt Alisa və Bob adlanır) kvant məlumatı mübadiləsi aparmaq istədikləri, lakin öz kvant sistemlərində yerli fəaliyyət göstərməklə və klassik şəkildə, məsələn, telefon və ya internetlə ünsiyyət qurmaqla məhdudlaşdıqları ssenariyə yönəldilib. Yerli əməliyyatlar və klassik rabitə (LOCC) üçün bu məhdudiyyət vəziyyəti sadələşdirir, yəni Alice və Bob nə edirlərsə etsinlər, onlar kvant sistemləri arasında dolaşıqlığın yerli qeyri-yerli xassələrinə təsir edə bilməzlər.

“Məlumdur ki, bu ssenaridə LOCC əməliyyatları zamanı dolaşıqlıq geri dönməzdir”, – tədqiqatın baş müəllifi Aleksandr Streltsov izah edir. “Beləliklə, sual budur ki, biz bir şəkildə mənalı bir şəkildə LOCC-dən kənara çıxa və geri dönmə qabiliyyətini bərpa edə bilərikmi?” Alice və Bob əlavə bir dolaşıq sistemi paylaşdıqca komandanın cavabı “bəli”dir: dolaşma batareyası .

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Adi akkumulyatorun termodinamika kontekstində iş yeritmək və ya saxlamaq üçün istifadə edilə bilən enerjini saxladığı kimi, dolanma batareyası da dolaşıqlığı vurur və saxlayır. Batareya vəziyyətə çevrilmə prosesində istifadə edilə bilər və əməliyyatları yerinə yetirmək üçün batareyanın vəziyyəti dəyişdirilə bilər. Yalnız bir qayda var: Alice və Bob nə edirlərsə etsinlər, onlar batareyanın içindəki dolaşıqlıq səviyyəsini azaltmamalıdırlar.

Adi bir batareya, onsuz qeyri-mümkün olan işləri yerinə yetirməyə imkan verdiyi kimi, dolanan batareya da belədir. Standart LOCC əməliyyatlarına hipotetik dolanma batareyası ilə kömək etməklə, komanda nümayiş etdirdi ki, hər hansı qarışıq vəziyyətli dolaşıq çevrilmə mükəmməl geri çevrilə bilər.

Bu nailiyyət, dolaşıq manipulyasiyanın ümumiyyətlə geri qaytarıla biləcəyi ilə bağlı müzakirələrə əhəmiyyətli töhfədir. Lakin bu işin daha mühüm nəticəsi odur ki, tədqiqatçılar inkişaf etdirdikləri metodların qarışıq vəziyyətli dolaşıq transformasiyadan kənarda tətbiq oluna biləcəyini göstərdilər ki, bu da onlara müxtəlif ssenarilərdə geri dönmə qabiliyyətini yoxlamaq üçün dolaşıq batareyadan istifadə etməyə imkan verir. Bütün kvant vəziyyətlərində dolaşıq manipulyasiyaların geri qaytarıla biləcəyini sübut etmək, dolaşıq manipulyasiya üçün ikinci qanunlar ailəsinə gətirib çıxaracağı gözlənilir.

Dolaşma batareyası hətta dolaşıqlıq nəzəriyyəsindən kənar istifadələr tapa bilər. Məsələn, eyni prinsiplər mürəkkəb kvant şəbəkələrini başa düşmək və manipulyasiya etmək və bəlkə də gələcək, yüksək effektiv kvant texnologiyalarını inkişaf etdirmək üçün yol açan ikidən çox dolaşıq hissəcikləri əhatə edən sistemlərə aiddir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=1092384543&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1751604498&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-07-quantum-equivalent-thermodynamics-law-entanglement.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMjAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTIwIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTIwIl0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1751604413115&bpp=1&bdt=107&idt=147&shv=r20250630&mjsv=m202507020101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1751604402%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1751604402%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1751604402%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C750x280%2C336x280%2C336x280&nras=1&correlator=4871885062301&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=3960&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=190&eid=95353386%2C95362655%2C95365226%2C95365234%2C31093300%2C95344791%2C95359266%2C95365115%2C31092547&oid=2&psts=AOrYGskmkUkOdVfqQgCBny-D0jVBHualjrv1a-95cThGIWq7ucTl06jJxhrURGIui24boNqvPHaixBuQQB6-a3Y%2CAOrYGsmVTZxMI8xDzHg9sQiVTgeXhPA7G_2_Xmo4wSwAK_7Tx7ab_veQvtV29OIufq46bRmd8Pz4zWNQox76l6Jli2cxiNCX%2CAOrYGskKrwKFCYAxgJDNgEUd0Bk6pE6-KpuigE2Dz9dfhoZ4mJ2dTWIdWH1Kd9ojlpEYmRe1GIPiWupXeuSmbC03HabazTsN&pvsid=2156571171894687&tmod=1846020030&uas=1&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=85367

Bundan əlavə, resurs batareyasına qarışan batareya konsepsiyasının ümumiləşdirilməsi – sözügedən resursu azaltmadan transformasiya prosesində iştirak edən əlavə kvant sistemi – minimal fərziyyələr toplusuna əsaslanaraq kvant fizikası üzrə geri dönmə qabiliyyətinin sistematik nümayişinə imkan verə bilər.

Streltsov deyir: “Bizim ahəngdarlığı və ya sərbəst enerjini qorumalı olan batareyaya sahib ola bilərik və sonra biz bu şəraitdə geri çevrilə bilən bir çərçivə formalaşdıra bilərik ki, burada dolaşıqlıq əvəzinə sistemimizin həmin xüsusi resursunu geri döndərən manipulyasiya edirik”. “Bu digər geri dönmə prinsiplərinin bir çoxu artıq başqa yanaşmalarla təsdiqlənsə də, bizim texnikamız yaxşı qurulmuş fiziki prinsiplərə əsaslanan vahid sübut çərçivəsini təklif edir.”

Ətraflı məlumat: Rey Qanardi və digərləri, Dolaşma Batareyası ilə Dolaşma Manipulyasiyasının İkinci Qanunu, Fiziki Baxış Məktubları (2025). DOI: 10.1103/kl56-p2vb . arXiv- də : DOI: 10.48550/arxiv.2405.10599

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal məktubları , arXiv  

Varşava Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir