Kuantum dolanıklık
Ana Madde > Geçmiş

1935'te Albert Einstein, Boris Podolsky ve Nathan Rosen, kuantum mekaniğinin belirli bir şekilde birlikte hazırlanmış nesne çiftleri için yaptığı mantık dışı tahminler üzerine bir makale yayınladılar. Bu çalışmada, üçü, "fiziksel gerçekliğin dalga fonksiyonları tarafından verilen kuantum-mekaniksel açıklamasının tam olmadığını" göstermeye çalışan bir düşünce deneyi olan Einstein-Podolsky-Rosen paradoksunu (EPR paradoksu) formüle etti. Bununla birlikte, üç bilim adamı dolanıklık kelimesini icat etmediler ve dikkate aldıkları Kuantum durumunun özel özelliklerini genelleştirmediler. EPR makalesinin ardından Erwin Schrödinger, Einstein'a Almanca bir mektup yazdı ve burada Verschränkung kelimesini (kendisi tarafından dolanıklık olarak tercüme edildi) "EPR deneyinde olduğu gibi etkileşime giren ve sonra ayrılan iki parçacık arasındaki korelasyonları tanımlamak için" kullandı.
Kısa bir süre sonra Schrödinger, "dolanıklık" kavramını tanımlayan ve tartışan ufuk açıcı bir makale yayınladı. Makalede, kavramın önemini kabul etti ve şunları söyledi: 
"[Dolanıklığı], kuantum mekaniğinin, sadece bir özelliği değil, klasik düşünce çizgilerinden tümden ayrılmasına zorlayan en önemli karakteristik özelliği olarak adlandırırdım."
Einstein gibi Schrödinger de dolaşıklık kavramından memnun değildi, çünkü görelilik teorisi'nde ima edilen bilginin iletimindeki hız sınırını ihlal ediyor gibi görünüyordu. Einstein daha sonra dolanıklığı ünlü bir şekilde "spukhafte Fernwirkung" veya "uzaktan ürkütücü eylem" olarak alaya aldı.
EPR makalesi, fizikçiler arasında önemli bir ilgi uyandırdı ve bu, kuantum mekaniğinin temelleri ve özellikle Bohm'un yorumu hakkında pek çok tartışmaya ilham verdi, ancak nispeten az sayıda başka yayınlanmış çalışma üretilmesi ile sonuçlandı. İlgiye rağmen, EPR'nin argümanındaki zayıf nokta 1964'e kadar keşfedilmedi. John Stewart Bell, EPR'ın temel varsayımlarından biri olan yerellik ilkesinin, kuantum kuramının tahminleriyle matematiksel olarak tutarsız olduğunu kanıtladı.(EPR tarafından umulduğu gibi, gizli değişken türünden yorumlara uygulandığı şekliyle)
Spesifik olarak Bell, yerel gerçekçiliğe uyan herhangi bir teoride üretilebilecek korelasyonların gücüne ilişkin olarak Bell eşitsizliğinde görülen bir üst sınır gösterdi ve kuantum teorisinin belirli dolanık sistemler için bu sınırın ihlallerini öngördüğünü gösterdi. Bell eşitsizliği deneysel olarak test edilebilir ve 1972'de Stuart Freedman ve John Clauser'ın öncü çalışmaları ve 1982'de Alain Aspect'in deneyleri ile başlayan çok sayıda ilgili deney yapılmıştır.
Erken bir deneysel atılım, 1967'de bir kalsiyum atomundan art arda yayılan iki fotonun birbirine dolanıklığını gösteren bir aparat sunan Carl Kocher sayesinde oldu - ilk, dolanık, görünür ışık vakası. İki foton, klasik olarak tahmin edilenden daha yüksek olasılıkla, ancak kuantum mekaniksel hesaplamalarla niceliksel uyum içinde korelasyonlarla, çapsal olarak konumlandırılmış paralel polarizörlerden geçti. Ayrıca, korelasyonun polarizör ayarları arasındaki açının kosinüsünün karesi olarak değiştiğini ve yayılan fotonlar arasındaki zaman gecikmesiyle katlanarak azaldığını gösterdi. Daha iyi polarizörlerle donatılmış Kocher aparatı, kosinüs kare bağımlılığını doğrulayabilen ve onu bir dizi sabit açı için Bell eşitsizliğinin ihlalini göstermek için kullanan Freedman ve Clauser tarafından kullanıldı. Tüm bu deneyler, yerel gerçekçilik ilkesinden ziyade kuantum mekaniği ile uyum göstermiştir.
Onlarca yıldır her bir deney, sonuçların geçerliliğini sorgulamanın mümkün olduğu en az bir açık kapı bırakmıştı. Bununla birlikte, 2015 yılında, hem algılama hem de yerellik açık kapılarını aynı anda kapatan ve "kaçaksız" olarak müjdelenen bir deney gerçekleştirildi; bu deney, büyük bir yerel gerçekçilik teorileri sınıfını kesin olarak dışladı. Aspect, "... hiçbir deneyin ... tamamen boşluksuz olduğu söylenemez" diye yazıyor, ancak deneylerin yerel gizli değişkenlerden "vazgeçmemiz gerektiğine dair son şüpheleri ortadan kaldırdığını" söylüyor ve kalan açık kapıların örneklerine "çok zorlanmış" ve "fizikteki olağan akıl yürütme biçimine yabancı" şeklinde atıfta bulunuyor.
Bell'in çalışması, bu süper güçlü korelasyonları iletişim için bir kaynak olarak kullanma olasılığını artırdı. En ünlüsü Charles H. Bennett ve Gilles Brassard tarafından BB84 ve Artur Ekert tarafından E91 olan kuantum anahtar dağıtım protokollerinin 1984'te keşfedilmesine yol açtı. BB84 dolanıklığı kullanmasa da, Ekert'in protokolü güvenlik kanıtı olarak bir Bell eşitsizliğinin ihlalini kullanır.
2022'de Nobel Fizik Ödülü, Aspect, Clauser ve Anton Zeilinger'e "dolanık fotonlarla yapılan deneyler, Bell eşitsizliklerinin ihlalini tespit etme ve kuantum bilgi bilimine öncülük etme" nedeniyle verildi.