Yakın zamanda geliştirilen oda sıcaklığında kuantum depolama yöntemi sayesinde bir kuantum internet mümkün olabilir. Bilim insanları ilk kez ortam sıcaklığında bir “kuantum bellekler” ağı oluşturarak, bizi kuantum bilgisayarların birbirine bağlı bir ağı olan “kuantum internete” bir adım daha yaklaştırdı.
Nature dergisi Quantum Information‘da 15 Ocak’ta yayımlanan çalışmalarına göre araştırmacılar, testleri sırasında iki fotonik kübiti (fotonlardan ya da ışık parçacıklarından oluşan kübitler) kuantum düzeyinde kaydedip geri aldılar.
Bu gelişme dikkat çekicidir çünkü kuantum bellek, kuantum internet olarak bilinen World Wide Web’in bir sonraki yinelemesinin önünü açacak kilit bir teknolojidir.
İkili hesaplama belleğinin kuantum eşdeğerine kuantum bellek denir. Kuantum bellekteki veriler, 1 veya 0’lık ikili durumlarda kodlanan geleneksel bilgi işlemdeki verilerin aksine, 1 ve 0’ın süperpozisyonu da olabilen bir kuantum biti veya kübit olarak saklanır. Kübit gözlemlendiğinde, süperpozisyon çöker ve onu geleneksel bir bit kadar işlevsel hale getirir.
Uzay ve zaman içinde doğal olarak birbirine bağlı olan dolaşık kübitlerin aynı anda çok daha fazla hesaplama yapabilmesi nedeniyle, milyonlarca kübite sahip kuantum bilgisayarların bugün mevcut olan en hızlı süper bilgisayarlardan önemli ölçüde daha güçlü olacağı tahmin edilmektedir.
Kuantum İnternet Mümkün mü?
Kuantum internet, adından da anlaşılacağı üzere, kuantum mekaniği ilkeleri kullanılarak verilerin kuantum bilgisayarlar arasında iletildiği bir tür internet altyapısıdır.
Ancak bir kuantum ağının çalışabilmesi için kuantum belleğe ihtiyacımız vardır. Kübitler geleneksel ağlardan çok daha yüksek bir yoğunlukta çok daha fazla bilgi depolayabilir ve aktarabilir çünkü klasik hesaplamada olduğu gibi ikili durum yerine 1 ve 0’ın süperpozisyonunu benimserler.
Ölçeği ne olursa olsun herhangi bir kuantum internet, bu kuantum bellek filolarını kuantum seviyesinde ve oda sıcaklığı koşullarında çalışacak şekilde bir araya getirebilmelidir. Stony Brook Üniversitesi’nde fizik ve astronomi profesörü olan başyazar Eden Figueroa yaptığı açıklamada, “Bildiğimiz kadarıyla bu başarı daha önce hiç gösterilmedi ve bu araştırmayı genişletmeyi umuyoruz” dedi.
Kuantum Bi̇li̇şi̇m Ağının Kurulması
Son yıllarda inşa edilen kuantum ağlarının kullanımı, mutlak sıfır sıcaklıkta çalışma gerekliliği ile sınırlıydı. Ancak Stony Brook Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, iki farklı fotonu etkili bir şekilde depolamanın ve en önemlisi kuantum imzalarını geri almanın bir yolunu buldular. Fotonları bir rubidyum gazı içinde depolayarak, bunu ortam sıcaklığında gerçekleştirmeyi başardılar.
Bu da gelecekte bir kuantum internetinin oluşturulmasını ve uygulanmasını daha önceki denemelere kıyasla daha mümkün kılıyor. Kübitler tipik olarak kriyojenik sıcaklıklarda bir saatten fazla saklanabilirken, bilim insanları bu deneyde fotonları yalnızca bir saniyenin bir kısmı için saklayabildiler.
Strathclyde Üniversitesi kuantum fiziği profesörü Daniel Oi’ye göre, bağımsız olarak depolanmış iki fotonu alma, aynı anda geri kazanma ve onlarla etkileşime girme yeteneği, bunun gerçek satış noktasıydı. Genellikle HOM dip olarak bilinen Hong-Ou-Mandel dip, iki fotonun özdeş olduğunu gösteren ayırt edici bir kuantum imzasıdır.
Kuantum iletişimi sadece daha hızlı değil, aynı zamanda manipülasyona ya da müdahaleye açık olan geleneksel iletişimin aksine özünde güvenlidir. Bunun nedeni, kuantum ağı üzerinden gönderilen verileri okumaya ya da engellemeye yönelik herhangi bir girişimin, devrenin kübitlerinin süperpozisyonunun çökmesine neden olacak bir gözlem anlamına gelecek olmasıdır.
Kuantum interneti inşa etmemizi sağlayacak teknolojiyi yaratmak için bir yarış var ve bu aktif bir araştırma konusu. İsviçre’deki araştırmacılar 2022 yılında tek bir fotonu depolamak için benzer bir teknik kullandılar. Çin ise aynı yıl birbirinden 12,5 kilometre uzaklıktaki iki bellek cihazı arasında sinyal göndermek için kuantum dolanıklığını kullandı.
Bir sonraki adım, bir kuantum sinyalini doğrudan görmeyi ve niteliklerine zarar vermeden ne zaman alınmaya hazır olduğunu belirlemeyi sağlayan bir teknik yaratmaktır. Bu hedefe ulaşılması, kuantum sinyalinin menzilini artırmayı amaçlayan kuantum tekrarlayıcılar olarak bilinen cihazlara kapı açacaktır. Yaygın bir kuantum interneti için önemli bir adım bu olacaktır.
Oi’ye göre, bir fotonu kuantum özelliklerine zarar vermeden gerçekten sakladığınızı nasıl belirleyeceğiniz ve bunu güvenilir ve verimli bir yöntemle nasıl yapacağınız, kuantum belleklerin en büyük gizemlerinden biridir.
Kaynak: Livescience