Yoğun İnternet Kabloları Üzerinden “İlk Kuantum Işınlanması” Gerçekleşti
Mühendisler, halihazırda internet trafiğini taşıyan bir fiber optik kablo üzerinden kuantum ışınlanmasını ilk kez başarıyla gösterdiler.
Bir kuantum internetinin kurulma olasılığına yönelik temel itiraz, bunun temiz, gürültüsüz kanallar gerektirmesiydi. Ama bunu yapmak için kim Dünya’nın her yerine başka bir kablo sistemi inşa eder ki? Açıkçası, kimse yapmaz.
Yani kuantum internet hakkındaki tüm konuşmalar sadece konuşmadan ibaret. Ve böylece, kuantum iletişiminin klasik sinyallerle birlikte sıradan optik fiberde çalışabileceği ortaya çıktı. Bu tamamen farklı bir konu. Tüm sorunlar çözülmüş değil ama kuantum internet çok daha yakın.
Bilim insanları bir “boşluk”, yani fotonların ışınlanabileceği minimum gürültülü bir yön bulmayı başardılar ve bu kablo boyunca iletilen klasik bilgilere müdahale edilmeyecek.
Optica dergisinde yayınlanan çalışma, kuantum internet ve kuantum hesaplama için gerekli altyapının kurulmasını çok daha kolay hale getiriyor.
Araştırmayı yöneten Prem Kumar şunları söylüyor: “Çalışmamız tek bir fiber optik altyapı kullanarak yeni nesil kuantum-klasik ağlara giden yolu gösteriyor. Özünde, kuantum iletişimini bir sonraki seviyeye taşımanın kapısını açıyor.”
Kuantum ışınlanma nedir?
Sadece ışık hızıyla sınırlı olan kuantum ışınlama, doğrudan veri aktarımının gerekli olmadığı uzak ağ kullanıcıları arasında yeni, ultra hızlı ve güvenli bir bilgi alışverişi yolu sağlıyor.
Süreç, aralarındaki mesafeden bağımsız olarak iki parçacığın birbirine bağlandığı bir teknoloji olan kuantum dolanıklığı kullanarak çalışır.
Parçacıkların bilgi aktarmak için fiziksel olarak seyahat etmesi yerine, dolaşık parçacıklar fiziksel olarak taşımadan uzun mesafeler boyunca bilgi alışverişinde bulunuyor.
“Optik iletişimde tüm sinyaller ışığa dönüştürülür,” diye açıklıyor Kumar. – “Klasik iletişim için geleneksel sinyaller tipik olarak milyonlarca ışık parçacığından oluşurken, kuantum bilgi tek fotonlar kullanır.”
Jordan Thomas “Biri kuantum durumu taşıyan diğeri de onunla dolaşık olan iki fotonun yıkıcı bir ölçümü yapılarak kuantum durumu, çok uzakta olabilen dolaşık fotona aktarılır,” diyor.
“Bu durumda, fotonun kendisinin uzun mesafelere gönderilmesi gerekmez, ancak durumu yine de uzaktaki fotona kodlanmış olur. Işınlama, bilginin kendisinin bu mesafeyi kat etmesine gerek kalmadan bilginin uzun mesafeler boyunca değiş tokuş edilmesini sağlar.”
Trafik sıkışıklığı nasıl önlenir?
Yeni çalışmadan önce pek çok bilim adamı klasik mesajları taşıyan kablolarda kuantum ışınlanmasının mümkün olabileceğinden şüphe ediyordu (önceki tüm deneyler temiz kanallar üzerinden yapılmıştı).
Dolanık fotonların milyonlarca diğer ışık parçacığının arasında batması gerekirdi. Bu, arabalarla tıkanmış bir tünelde yol almaya çalışan bir bisiklet gibi olurdu.
Ancak bilim insanları fotonlara yardım etmenin bir yolunu buldular. Araştırmacılar, fiber optik kablolarda ışığın nasıl dağıldığına dair derinlemesine çalışmalar yaparak, fotonları için en az yüklü ışık dalga boyunu buldular.
Daha sonra normal internet trafiğinden kaynaklanan gürültüyü azaltmak için özel filtreler eklediler.
Kumar, “Işığın nasıl saçıldığını dikkatle inceledik ve fotonlarımızı saçılmanın en az olduğu yerlere yerleştirdik” diyor.
“Ve aynı anda klasik bilgi ileten klasik kanallardan gelen parazit olmadan kuantum iletişimi gerçekleştirebileceğimizi gördük.”
Yeni yöntemi test etmek için bilim insanları 30 kilometre uzunluğunda bir fiber optik kablo kurdular. Daha sonra bu kablo üzerinden eş zamanlı olarak kuantum bilgi ve yüksek hızlı internet trafiği gönderdiler.
Son olarak, ışınlama protokolünü gerçekleştirirken alıcı uçtaki kuantum bilgisinin kalitesini ölçtüler. Araştırmacılar, yoğun internet trafiği karşısında bile kuantum bilgisinin başarıyla iletildiğini tespit etti.
Gelecekteki olasılıklar
Bilim insanları şimdi deneyleri daha da uzak mesafelere genişletmeyi planlıyor. Ayrıca, dağıtılmış kuantum uygulamalarına giden bir başka önemli kilometre taşı olan dolaşıklık değişimini göstermek için tek bir çift yerine iki çift dolaşık foton kullanmayı planlıyorlar.
Son olarak ekip, deneyleri laboratuvardaki makaralar yerine gerçek karasal optik kablolar üzerinde gerçekleştirme olasılığını araştırıyor.
Kumar, “Kuantum ışınlama, coğrafi olarak uzak düğümler arasında kuantum iletişimini mümkün kılma potansiyeline sahip” diyor.
“Ancak pek çok insan uzun zamandır kimsenin ışık parçacıklarını iletmek için özel bir altyapı inşa etmeyeceğini varsayıyor. Eğer doğru dalga boylarını seçersek, yeni bir altyapı inşa etmek zorunda kalmayız. Klasik iletişim ve kuantum iletişimi bir arada var olabilir.”
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Yoğun İnternet Kabloları Üzerinden “İlk Kuantum Işınlanması” Gerçekleşti
“Kutu İçindeki Akciğerler” Kullanılarak İlk Çift Akciğer Nakli Başarıyla Gerçekleşti