Kuantum Bilişimde Çığır Açan Gelişme: Foton Kaynağı ile İletim Mucizesi
Çalışmada, kuantum veri iletiminin önemli bir bileşeni olan kuantum verilerini iletmek, depolamak ve geri almak için özel bir foton kaynağı kullanıldı.
Yeni bir kuantum bilişim çalışması, “kuantum verisinin” üretimi, depolanması ve geri getirilmesindeki yeni bir bulgunun bizi kuantum internete bir adım daha yaklaştırdığını iddia ediyor.
Şu anda kuantum bilgi uzun mesafelerde kararsızdır ve kuantum bitleri ya da kuantum bilginin taşıyıcıları olan kübitler, iletim sırasında kolayca kaybolmakta ya da parçalanmaktadır.
Klasik bilgisayar bitleri günümüzde fiber optik kablolar aracılığıyla ışık darbeleri olarak iletilmekte ve ağın uzunluğu boyunca sinyalleri güçlendirmek için “tekrarlayıcı” adı verilen cihazlar kullanılmaktadır. Kübitlerin klasik bilgisayar bitlerinin bugün iletildiği şekilde daha uzun mesafelere iletilebilmesi için, kuantum durumlarını tüm ağ boyunca depolayıp yeniden iletebilen ve veri ne kadar uzağa gitmek zorunda olursa olsun sinyal doğruluğunu sağlayan benzer cihazlara ihtiyacımız var.
Bu kuantum bellek cihazları kübit durumlarını alabilir, depolayabilir ve yeniden iletebilir. Imperial College London, Southampton Üniversitesi ve Almanya’daki Stuttgart ve Wurzburg Üniversitelerinde yürütülen yeni çalışma, bunu ilk kez standart fiber optik kablolar kullanarak başardıklarını iddia ediyor. Bulgular 12 Nisan’da Scientific Advances dergisinde yayımlandı.
Hepsi Foton Kaynağında
Araştırmacılar, kuantum bilginin potansiyel taşıyıcılarından biri olan fotonları yeni ve potansiyel olarak çok daha verimli bir yöntem kullanarak depoladı ve geri aldı.
Londra Imperial College’da fizik profesörü olan Sarah Thomas, Live Science’a yaptığı açıklamada, “Doğrusal olmayan optik frekans dönüşümü adı verilen bir süreç ve tek yayıcılara dayalı olanlar olmak üzere iki ana tür tek foton kaynağı vardır” dedi. “Doğrusal olmayan optiklerden elde edilen fotonları bir kuantum belleğinde saklayabileceğimiz daha önce birçok kez gösterildi çünkü kaynak ve belleği eşleşecek şekilde tasarlayabilirsiniz. Biz kuantum nokta adı verilen ve yarı iletkenlerden oluşan bir nanokristal olan özel bir tek yayıcı kullandık.”
Thomas, doğrusal olmayan optik kullanmanın daha az güvenilir olduğunu, her seferinde bir çift kullanılabilir foton üretilmediğini, oysa tek bir yayıcı kuantum noktasının bunları daha yüksek oranda ürettiğini söyledi.
Bir sonraki zorluk ise kuantum bellek cihazları arasındaki arayüzün verimliliğinin hem dalga boyunun hem de bant genişliğinin eşleşmesine bağlı olmasıdır. Buradaki tutarsızlıklar depolama ve geri getirmeyi çok verimsiz hale getiriyor, ancak çalışma sonunda bu boşluğu kapattı.
Thomas, “Bunu yüksek bant genişlikli, düşük gürültülü bir kuantum bellek kullanarak, foton kaynağını kuantum belleğimizle eşleşecek şekilde çok özel bir dalga boyunda üreterek yaptık” dedi. “Ayrıca bunu optik fiberdeki kaybın en düşük olduğu bir dalga boyunda yapabildik ki bu da gelecekte kuantum ağları inşa etmek için anahtar olacak.”
Geçmiş Çalışmaların Üzerine İnşa Etmek
Ancak kuantum hesaplama ve kuantum internet alanındaki tek yeni gelişme bu değil. Şubat ayında Live Science, Stony Brook Üniversitesi’ndeki ilgili bir buluşu haber yaptı.
Kuantum ağ modelleri son derece düşük sıcaklıklarda daha kararlıdır, bu da gerçek dünya uygulamalarını sınırlar, ancak çalışma oda sıcaklığında kararlı bir bağlantı elde etti, bu da onu gerçek dünya kullanımının erişimine sokuyor.
Imperial çalışması, verici ve alıcı arasındaki hizalanmış dalga boyları sayesinde bu başarının üzerine inşa edilmiştir.
Kuantum özellikli ürünler şirketi Infleqtion’da kuantum bilgisinden sorumlu baş bilim adamı Mark Saffman, Live Science’a verdiği demeçte, “Stony Brook çalışmasında 795 nm’de [nanometre] fotonlar kullanıldı ve depolanıp alındıktan sonra iki fotonda girişim görüldü” dedi. “Imperial çalışmasında 1529 nm’de (standart telekom dalga boyu) bir foton kullanıldı ve depolandı ve geri alındı, ancak girişim göstermedi. Telekom dalga boyunun depolanması ve geri alınması, düşük kayıplı fiber iletimi için önemlidir. Her iki çalışma da bir kuantum ağı için gerekenlerin farklı yönlerini ortaya koyuyor.”
Bir siber güvenlik uzmanı olan Michael Hasse (kuantum ağlarının en çok etki yaratacağı alanlardan biri) Live Science’a verdiği demeçte, Imperial çalışmasının bir yöntemi, daha önceki çalışmanın ise bu yöntemin çalışması için gerekli bir mekanizmayı tanımladığını söyledi.
“Imperial çalışması, tekrarlayıcılar kullanarak uzun mesafeli iletişim kurmanın bir yolu hakkında” dedi. “Kuantum dolanıklığı teoride iletişimin birbirinden uzakta olmasına izin verir, ancak gerçekte birbirine yakın olduklarında daha kolaydır. Stony Brook çalışması, kuantum bilgisinin oda sıcaklığında depolanmasına atıfta bulunuyor ki bu da tekrarlayıcıların uygun maliyetli bir şekilde uygulanması için gerekli.”
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Kuantum Bilişimde Çığır Açan Gelişme: Foton Kaynağı ile İletim Mucizesi
Bitkilerin Gizli Işıltısı: NASA’nın Ani Kuraklıkları Tahmin Etme Anahtarı
Bitkilerin Gizli Işıltısı: NASA’nın Ani Kuraklıkları Tahmin Etme Anahtarı