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..