Zamana Tersine “Simülasyon” Deneyi (Cambridge Üniversitesi, 2023)

Quantum dolanıklık kullanılarak yapılan bu deney, klasik fizik kuralları içinde imkânsız olan problemlere “geçmişi değiştirmek” etkisiyle çözümler sunmayı hedefliyor  .

Deneyde, gönderilen fotonlar arasında kurulan çiftlerden biri inceleniyor ve psikolojik olarak “geçmişi” değiştirilmiş fotonlar belirlenerek filtreleniyor.

Başarı oranı %25, başarısızlık oranı %75; ancak filtreyle başarılı “zaman düzeltmesi” yapan fotonlar seçilebiliyor  .

Yani fizikçilere göre bu gerçek bir zaman makinesi değil, ama gelecekte elde edilen bilgiyle geçmişteki eylemi “retroaktif düzeltme” etkisi yapılan bir quantum işlem yöntemi.

Evet, bu görsel doğrudan Time Messenger fikrine bilimsel altyapı sağlayabilecek bir deneysel yapıyı temsil ediyor. Quantum geçmiş düzeltme (retro-correction) prensibi, Time Messenger gibi sistemlerin temeline konabilecek şu fikirleri destekler:

🔹 Time Messenger Bağlantısı

İki mikroişlemci arasındaki tekli fiber fiber kabloya dikkat !!!! TM Tasarımı aşağıdaki

"Geçmişi düzeltme":

Bu deneyde, foton A’nın geçmişteki durumu, foton B’nin daha sonra yapılan ölçümüne göre "etkilenmiş gibi" görünür. Bu, klasik nedenselliğe aykırı görünür ve zamanla geriye bilgi aktarımı ilkesini test eder.

Deneyin Genel Yapısı ve Formüller

Başlık:Cambridge Üniversitesi Kuantum Geçmiş Düzeltme Deneyi (2023)

Deney Şeması:

UV Lazer (405 nm) → SPDC Kristali → Dolanık Foton Çifti (A ve B)

Foton A → Hemen Dedektör (SPAD)

Foton B → Optik Fiber Gecikme Hattı (15-50 m) → Dedektör (SPAD)

Ölçümler zaman damgalanır → TDC & Coincidence Counter → Post-selection Yazılımı

Esas Formüller:

|\Psi\rangle = \frac{1}{\sqrt{2}} (|0\rangle_A|1\rangle_B + |1\rangle_A|0\rangle_B)

(Dolanık çiftin kuantum durumu)

P(i) = |\langle i|\Psi\rangle|^2

(Ölçüm sonucunun olasılığı)

P başarı oranı =approx 0.25

(Geçmiş düzeltme etkili olayların oranı)

Kullanılan Donanım ve Teknik Özellikleri

Arduino veya benzeri mikrokontrolcüler bu deneyde kullanılmamaktadır. Hassas zamanlama ve dedektörler FPGA veya profesyonel zamanlayıcılarla sağlanır.

Kullanılan Donanım ve Teknik Özellikleri

Donanım Listesi:

UV Lazer Kaynağı: 405 nm, 10-50 mW

SPDC Kristali: BBO veya KTP, dolanık foton üretimi

Beam Splitter: 50:50 oranlı, foton yolu ayırıcı

Optik Fiber Gecikme Hattı: 15-50 metre, tek modlu fiber

SPAD Dedektörleri: Tek foton algılama, nanosecond zaman çözünürlüğü

Time-to-Digital Converter (TDC): Zaman damgalama, nanosecond çözünürlük

Coincidence Counter: Foton eşzamanlaması ölçümü

Yazılım: Post-selection, Python/MATLAB tabanlı veri analizi

Cambridge Üniversitesi'nin 2023 yılında gerçekleştirdiği kuantum zaman simülasyonu (geçmiş düzeltme) deneyinde kullanılan teknik donanım ve ekipmanlar, genel olarak kuantum optik deney sistemlerine dayanmaktadır. Deney, yüksek hassasiyetli laboratuvar ortamlarında yürütülür ve aşağıdaki gibi donanım bileşenlerini içerir:

🔧 Kullanılan Teknik Donanım ve Ekipmanlar

1. SPDC Kaynağı (Spontaneous Parametric Down-Conversion)

Görevi: Bir yüksek enerjili fotonu (UV lazerle) iki düşük enerjili dolanık fotona ayırmak.

Kullanılan Kristal: Beta Barium Borate (BBO) veya Potassium Titanyl Phosphate (KTP)

Özellikler:

Dalga boyu: 405 nm UV girdi → 810 nm dolanık fotonlar

Hassas hizalama gerektirir

Polarize ışık kontrolüyle dolanıklık durumu seçilir

2. Lazer Kaynağı

Tip: Stabilize edilmiş CW (sürekli dalga) diyot lazer

Dalgaboyu: 405 nm (UV morötesi)

Güç: Genellikle 10–50 mW

3. Yönlendirme Optikleri

Beam Splitters (Işın ayırıcılar):

50:50 oranlı

Kuantum süperpozisyonlar için

Mirrors (Aynalar):

Altın/Alüminyum kaplamalı yüksek yansıtıcılı aynalar

Lenses (Lensler):

Fotonların doğru odaklanması ve fiber’e yönlendirilmesi için

Waveplates (Yarım/Dörtte bir dalga plakaları):

Polarizasyonu ayarlamak için

4. Fiber Gecikme Hattı (Optik Fiber Delay Line)

Uzunluk: ~15–50 metre arası

Tip: Tek modlu optik fiber (Single-mode fiber)

Gecikme süresi: 50–200 ns arası

Görevi: Foton B'nin ölçümünü geciktirerek zaman simülasyonu sağlamak

5. Fotondetektörler (SPAD – Single-Photon Avalanche Diodes)

Sayım hassasiyeti: 1 foton

Karakteristik:

Düşük dark count (yanlış tetiklenme)

Nanosecond zamanlama çözünürlüğü

APD (Avalanche Photodiode) tabanlı dedektör

6. Zamanlama ve Kontrol Sistemi

Time-to-Digital Converter (TDC):

Ölçüm zamanlarını nano-saniye düzeyinde kaydeder

Coincidence Counter:

Fotonların eşzamanlı gelip gelmediğini test eder

Görev: Dolanıklık tespitini onaylamak için zaman damgaları alınır

7. Post-Selection Algoritması ve Yazılım

Kullanılan Dil: Python, LabVIEW, MATLAB

Görevi: İlgili ölçüm sonuçlarını filtreleyip geçmiş düzeltmeye imkân tanıyan olayları seçmek

Veri işleme: Monte Carlo simülasyonu, Born kuralı uygulaması

⚙️ Arduino Kullanıldı mı?

Bu deney seviyesinde Arduino kullanılmaz çünkü:

Arduino’nun saat çözünürlüğü (mikrosaniye düzeyi) yeterli değildir

Quantum optik deneylerde nano-saniye veya daha hassas zamanlayıcılar gerekir

Bunun yerine FPGA tabanlı veri toplama sistemleri (örneğin: Xilinx) ya da profesyonel zamanlayıcı donanımları (PicoQuant, ID Quantique) tercih edilir

🧭 Özet Tablo

Donanım Özelliği / Rolü

SPDC Kristali Dolanık foton üretimi

UV Lazer (405 nm) Foton kaynağı

Beam Splitter Foton yolu bölme / kuantum süperpozisyon

Fiber Optik Gecikme Hattı Zaman geciktirme

SPAD Dedektörleri Tek foton algılama

TDC & Coincidence Module Zaman eşleşmesi ve ölçüm

Yazılım + Veri Analizi Post-selection, simülasyon

Arduino ❌ Kullanılmadı

Mikroişlemciler ile Fiberoptik Haberleşme: Teknik Rehber

İki Arduino devresi arasında fiberoptik kablo ile haberleşme sistemini detaylarıyla açıklayan teknik bir yazı bulacaksınız. Yazı; donanım, protokol, optik-elektrik dönüşüm, senkronizasyon, örnek devre ve kod detaylarını içerir.

Arduino ile Fiberoptik Haberleşme: Teknik Rehber

1. Giriş

Arduino kartları genellikle UART, SPI veya I2C gibi dijital haberleşme protokolleri ile iletişim kurar. Ancak elektromanyetik parazitin yoğun olduğu ortamlarda veya uzun mesafeli veri aktarımı gereken uygulamalarda fiber optik kablolar, elektriksel izolasyon ve yüksek bant genişliği sunduğu için tercih edilir.

Bu yazıda, iki Arduino arasında fiberoptik kablo aracılığıyla seri iletişim (UART) temelli bir haberleşme sistemi nasıl kurulur, adım adım açıklanacaktır.

2. Gereken Donanım

2 adet Arduino (Uno, Mega, Nano vs.)

2 adet TOSLink (Fiber Optik) Verici modül (örnek: TOTX173)

2 adet TOSLink Alıcı modül (örnek: TORX173)

1 adet Fiber optik TOSLink kablo (örneğin 1-10 metre)

5V güç kaynağı

Gerekli jumper kablolar, breadboard

3. Fiber Optik Haberleşmenin Temel Mantığı

3.1. Elektriksel → Optik Dönüşüm:

Arduino'nun TX pini üzerinden gönderilen seri veri, TOTX173 gibi bir optik verici modül yardımıyla LED'e çevrilir. Bu LED, ışığı modüle ederek fiber kabloya gönderir.

3.2. Optik → Elektriksel Dönüşüm:

Karşı Arduino, fiber kabloya bağlı bir TORX173 optik alıcı ile bu ışığı alır ve tekrar dijital sinyale çevirerek kendi RX pinine verir.

4. Devre Bağlantıları

Gönderici Arduino (Arduino A):

TX → TOTX173 "Din" girişi

VCC → TOTX173 VCC (5V)

GND → TOTX173 GND

Alıcı Arduino (Arduino B):

RX ← TORX173 "Dout" çıkışı

VCC → TORX173 VCC (5V)

GND → TORX173 GND

> Not: TX ve RX pinleri doğru eşleşmelidir. Yani Arduino A TX → Arduino B RX şeklinde.

Fiber Bağlantı:

TOTX173 çıkışına TOSLink kablonun bir ucu, TORX173 girişine diğer ucu takılır.

5. Arduino Kod Örneği

Arduino A (Gönderici):

void setup() {

  Serial.begin(9600);

}

void loop() {

  Serial.println("Fiber üzerinden mesaj");

  delay(1000); // 1 saniyede bir gönder

}

Arduino B (Alıcı):

void setup() {

  Serial.begin(9600);

}

void loop() {

  if (Serial.available()) {

    String msg = Serial.readStringUntil('\n');

    Serial.println("Alındı: " + msg);

  }

}

> Not: Alıcı Arduino'da optik modülden alınan veri doğrudan RX pinine gider. Dolayısıyla Serial fonksiyonları kullanılabilir.

6. Teknik Detaylar

6.1. TOSLink Modül Özellikleri:

Çalışma gerilimi: 5V

Maksimum veri hızı: ~6 Mbps

Uyumlu protokol: TTL seviyesinde UART

6.2. Bağlantı Mesafesi:

TOSLink kablolar genellikle 5-10 metreye kadar güvenli veri aktarımı sağlar.

Daha uzun mesafeler için daha güçlü optik transceiver modüller önerilir (örneğin: HFBR-2412).

6.3. Veri Hızı ve Senkronizasyon:

UART baud hızı 9600–115200 arasında olabilir. 9600 daha kararlı olur.

İki Arduino aynı baud hızında başlatılmalıdır.

7. Uygulama Alanları

Elektromanyetik parazite açık endüstriyel tesislerde veri iletimi

Galvanik izolasyon gereken yerlerde haberleşme

Güvenlik sistemleri, askeri donanım testlerinde veri sızmasını engelleme

Uzun mesafeli kontrol sistemleri

8. Sorun Giderme

Problem Olası Neden Çözüm

Veri alınamıyor Fiber yanlış takıldı TOSLink yönünü kontrol et

Kesik veri geliyor Farklı baud hızları Her iki kartta da aynı baud hızı kullanın

Hiç ışık yok TOTX173 çalışmıyor 5V güç sağlandığından emin olun, TX pininde veri var mı kontrol edin

9. Gelişmiş Notlar

Daha profesyonel sistemler için optik haberleşmede Manchester Encoding kullanılır (dijital zamanlama daha sağlam olur).

Optik sistemlere PWM sinyali gönderilmesi için özel modülasyon gerekebilir.

Birden fazla Arduino’nun fiber ile zincirleme bağlanması mümkündür ama ek optik dağıtıcılar gerekir.

Sonuç

Arduino kartları arasında fiber optik ile haberleşme sağlamak, elektromanyetik gürültüye karşı dayanıklı, güvenli ve estetik bir çözümdür. Özellikle endüstriyel ya da yüksek parazitli ortamlarda bu sistem güvenli bir alternatif sunar.

✅ Alternatif Çözüm: Simülasyon Mantığını Kurmak

Sen yine de “optik sinyali” temsili olarak modelleyebilirsin. Örnek yol:

🧩 Kullanılacak Bileşenler:

2 adet Arduino UNO

1 adet LED (gönderici temsilcisi)

1 adet foto direnç veya buton (alıcı temsilcisi)

Breadboard, direnç, jumper

🛠️ Simülasyon Senaryosu: “Işıkla Veri Gönderimi Temsili”

1. Arduino A:

TX pininden dijital sinyal gönderir.

Bu sinyal LED’i yakar.

LED = Fiber sinyali temsil eder.

2. Arduino B:

Bir LDR (ışık sensörü) ya da buton ile LED ışığını “okur”.

Girişe göre veri geldiğini algılar ve bir şeyler yapar.

💡 Kod Örneği:

Arduino A (Gönderici):

void setup() {

  pinMode(2, OUTPUT);

}

void loop() {

  digitalWrite(2, HIGH); // LED aç = veri gönder

  delay(500);

  digitalWrite(2, LOW); // LED kapat

  delay(500);

}

Arduino B (Alıcı):

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  pinMode(A0, INPUT);

}

void loop() {

  int val = analogRead(A0);

  if (val > 500) {

    Serial.println("Veri Alındı: 1");

  } else {

    Serial.println("Veri Yok");

  }

  delay(500);

}

Gelecek iki mikroişlemci arasında geleceğe ve geçmişe mesaj göndermek..

📘 Enerji ve Kütle: Işık Hızında Gerçekler!

📘 Enerji ve Kütle: Işık Hızında Gerçekler!

🔭 Evrenin gizemlerini anlamaya çalışan bilim insanları, yüzyıllar boyunca madde ve enerjiyi iki farklı kutup gibi düşündüler. Ancak 20. yüzyılın başlarında, fizik dünyasını sarsacak o meşhur denklem ortaya atıldı.

> E = mc²

Bu basit görünen denklem, aslında kütle ile enerji arasındaki devrimsel bir ilişkiyi gösterir: Enerji, kütleye eşdeğerdir. Yani çok küçük bir kütle bile, uygun koşullarda muazzam miktarda enerjiye dönüşebilir.

---

🧲 Enerji, Hareketsiz de Olsa Vardır

Hareketsiz duran bir parçacık bile enerji taşır. Örneğin, boşlukta duran bir kütlenin potansiyel enerjisi yok gibi görünebilir ama bu durumda bile, onun durağan kütlesi (rest mass) vardır. Fiziği bu  formülü, işte tam olarak bu “hareketsiz” haldeki enerjiyi tanımlar:

> E = mc²

Bu, cismin “durağan enerjisi”dir.

---

🏃‍♂️ Hareket Başladığında: Momentum Devreye Girer

Bir parçacık harekete geçtiğinde ise kinetik enerjisi ortaya çıkar ve işin içine başka bir terim daha girer: momentum (p).

Klasik fizikte momentum, şöyle tanımlanır:

> p = mv

Burada:

m: cismin kütlesi

v: hızı

Bu durumda, enerjinin daha kapsamlı hali ortaya çıkar:

> E² = (mc²)² + (pc)²

Bu denklem sayesinde artık sadece durağan değil, hareketli parçacıkların da enerjisini hesaplayabiliriz.

---

💡 Fotonlar: Ne Kütle Ne Sakinlik

Peki ya ışık?

İşte işin rengi burada değişiyor! Çünkü ışığı taşıyan parçacıklar olan fotonların kütlesi sıfırdır. Durağan haldeyken var olamazlar; çünkü onlar zaten sürekli hareket eden, yani sadece “var olurken bile” hareket eden varlıklardır. Bu yüzden klasik formüller işe yaramaz. Ama fizik çaresiz değildir…

---

⚛️ Kuantum Fiziği Sahnede: 

Işığın taşıdığı enerjiyi açıklamak için iki farklı formül devreye girer:

1. nci Formül:

> E = hf

Burada:

E: fotonun enerjisi

h:  sabit (6.626 x 10⁻³⁴ Js)

f: ışığın frekansı

2. nci Formül:

> E = pc

Yani, kütlesi olmayan ama momentum taşıyan fotonlar için enerji, momentum çarpı ışık hızı olarak da tanımlanabilir.

Bu iki formül, birbirini tamamlar  aynı zamanda tüm parçacıkların – hatta atomaltı parçacıkların bile – dalga özellikleri gösterebileceğini öne sürdü. Bu da meşhur dalga-parçacık ikiliği kavramının temelini oluşturur.

---

🌊 Dalga mı, Parçacık mı?

Işık bazen dalga gibi, bazen parçacık gibi davranır. Bu, ışığın çift karakteridir. Örneğin:

Gölge oluşumu: Parçacık doğasına işaret eder.

Kırınım/desenler: Dalga doğasını gösterir.

Fotonlar bir yandan enerji ve momentum taşırken, bir yandan da belirli bir dalga boyuna (λ) sahiptir. Bu dalga boyu şu formülle hesaplanır:

> λ = h/p

Dalga boyu küçüldükçe, frekans artar. Frekans arttıkça da enerji yükselir.

---

☀️ Neden Güneş Yanıkları Olur?

Görünür ışık, dalga boyu bakımından orta seviyededir. Ancak daha kısa dalga boyuna ve dolayısıyla daha yüksek frekansa sahip olan morötesi (ultraviyole - UV) ışınlar, ciltte DNA hasarına yol açabilir. Bu da cilt kanseri riskini artırır. İşte bu yüzden güneşte çok kalınca yanarız.

Yüksek enerjili fotonlar = yüksek frekans = daha kısa dalga boyu

Ve bu formül yine burada devrede:

> E = hf

---

⚙️ Örneklerle Enerji-Momentum

💥 Örnek 1: Hareket Eden Top

Kütlesi: 1 kg

Hızı: 10 m/s

Momentum:

> p = mv = 1 x 10 = 10 kg·m/s

Enerji:

> E² = (mc²)² + (pc)²

Sayılarla hesaplandığında, kinetik katkı oldukça küçük olur ama fark yaratır.

📸 Örnek 2: Foton (Kütlesiz Parçacık)

Frekans: 6 x 10¹⁴ Hz (görünür ışık)

Enerji:

> E = hf = (6.626x10⁻³⁴ Js)(6x10¹⁴ Hz) ≈ 4 x 10⁻¹⁹ J

Bu enerji tek başına küçük görünse de milyarlarca fotonun birleşimi, çok güçlü ışık kaynağına dönüşür.

---

🧠 Bu Ne İşimize Yarar?

🔌 Güneş panelleri fotonların enerjisini elektriğe çevirir.

📡 Radyo dalgaları bilgi taşır çünkü enerjileri değişkendir.

🧬 Röntgen ve gama ışınları tıpta görüntüleme sağlar.

💡 Lazerler, kontrollü foton salımı ile çalışır.

Kısacası, enerji ve kütlenin ilişkisini anlamak, hem günlük yaşamda, hem de yüksek teknolojide temel oluşturur.

---

🚀 Bonus: Enerji = Kütle = Evrensel Güç

Fizik formülü yalnızca nükleer enerjiye kapı aralamadı. Aynı zamanda uzay yolculuğundan parçacık hızlandırıcılara, hatta zamanın nasıl işlediğine kadar her şeyi etkiledi.

Işık hızına yakın hareket eden parçacıklar, klasik fizikten çıkar; relativistik hesaplara girer. Bu da modern fiziğin temelidir.

---

🔚 Sonuç: Evrenin Ritmi

Enerji, madde, ışık… Hepsi bir bütünün parçaları. Kimi zaman parçacık, kimi zaman dalga gibi davranan evrenimizde, her şey enerjiden doğar, enerjiye döner.

> Enerji kütledir, kütle enerjidir. Ve bu evrensel dönüşüm, evrenin dansıdır.

---

Neden Popüler Elektronik?

Alan Denklemleri ve Eğrilik: 

 Genel Görelilik Kuramı, kütleçekimin yalnızca bir kuvvet değil, uzay-zamanın bizzat geometrisinin bir sonucu olduğunu ortaya koyarak fizik dünyasında devrim yaratmıştır. Bu devrimin matematiksel kalbi ise alan denklemleridir:

Bu denklem, uzay-zamanın nasıl eğrildiğini ve bu eğriliğin nasıl madde ve enerjiyle ilişkili olduğunu anlatır. Fakat bu denklemin ardındaki geometriyi kavramak, silindire kağıt yapıştırmadan daha karmaşık olabilir!

Eğrilik Nedir? İçsel ve Dışsal Eğrilik Arasındaki Fark

Bir düzlem kağıdı rulo yaparsanız, dışarıdan bakıldığında artık "düz" değildir. Ancak bu kağıt parçasının üzerinde yürüyen bir karınca için hâlâ her şey düz gibi görünür. İşte bu iki bakış açısı arasındaki fark, dışsal eğrilik (silindirin dıştan bükülmesi) ve içsel eğrilik (karıncanın fark ettiği geometrik değişim) olarak adlandırılır.

Birleşik alan denklemleri içsel eğrilik ile ilgilenir. Uzay-zamanın eğriliği, oradaki maddenin ve enerjinin dağılımıyla doğrudan bağlantılıdır. Bu yüzden boş bir uzayda bile, kozmolojik sabit gibi terimler sayesinde eğrilik olabilir.

---

Tensorlar: Bu Kaosun Dilini Konuşmak

Uzay-zamanın eğriliğini anlatmak için sıradan cebir yetmez. Bu yüzden fizikçiler tensorlar kullanır. Einstein tensörü , metrik tensör , stres-enerji tensörü … bunların hepsi dört boyutlu uzay-zamanın geometrisini ifade eder.

Bu matematiksel yapı sayesinde, evrendeki tüm kütleçekimsel olaylar (karadeliklerden genişlemeye kadar) tek bir denklem çatısı altında anlaşılabilir hâle gelir.

---

Güneş, Dünya ve Boşlukta Eğrilik

Diyelim ki uzayda tamamen boş bir alan var, örneğin Dünya ile Güneş arası. Deneyler bize gösteriyor ki bu “boşluk”ta bile ışık bükülür. Neden? Çünkü uzay-zaman eğridir. Tıpkı kağıdın içsel olarak eğilmesi gibi, madde olmasa bile uzay-zamanın yapısal eğriliği olabilir.

---

Sonuç: Evrenin Dansı Bir Denklemin İçinde

 Alan denklemleri, evrenin sahne aldığı büyük kozmik dansın koreografisini yazıyor. Her yıldız, her galaksi, her karadelik bu matematiksel şiirin bir parçası.

Eğer siz de bu dansı daha yakından izlemek istiyorsanız, içsel ve dışsal eğriliğin farkına varın ve tensor dilini öğrenmeye başlayın. Çünkü bu evren, sadece gözle değil, matematikle de görülür.