Dünya Kuantum İletişim Alanında Küreselleşmeye Yakınlaşıyor

Waterloo Üniversitesi Kuantum Hesaplama Enstitüsü’nden (IQC) araştırmacılar, kuantum iletişim alanını geliştirmek için Nobel Ödüllü iki araştırma konseptini birleştirdi.

Communications Physics dergisinde “Kuantum anahtar dağıtımı için yarı iletken kuantum noktasından çıkan salınımlı fotonik Bell durumu” başlıklı yeni bir makale yayımlandı. Bu makaleden hareketle bilim insanları artık kuantum nokta kaynaklarından neredeyse mükemmel dolaşık haldeki foton çiftlerini kolayca üretebilirler.

Dolaşık fotonlar, uzun mesafeler ötesinde bile bağlantılı kalan ışık parçacıkları olup 2022 Nobel Fizik Ödülü bu konudaki bir çalışmayla ödüllendirildi. Dolaşıklığı, 2023 Nobel Kimya Ödülü’ne layık görülmüş bir teknik olan kuantum noktalarıyla birleştiren IQC araştırma ekibi, güvenli iletişim de dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesine sahip dolaşık fotonlar üretmek için bu süreci mükemmelleştirmek istedi.

Kredi: Sascha Kolatschek

IQC ve Waterloo Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü araştırmacılarından Prof. Michael Reimer, “Kuantum anahtar dağıtımı veya kuantum tekrarlayıcılar gibi güvenli kuantum iletişimini küreselleştirebilmesi veya uzak kuantum bilgisayarları birbirine bağlaması öngörülen büyüleyici kullanımlar bulunmakta. Amacımız doğrultusunda da yüksek derecede dolaşıklık ve büyük verimlilik kombinasyonuna ihtiyaç var. Önceki araştırmalar yalnızca mükemmele yakın dolaşıklığı veya olağanüstü verimliliği analiz ediyordu, ancak biz kuantum noktası kullanarak her iki koşulu da karşılayan ilk ekibiz.” diyor.

Araştırmacılar yarı iletken kuantum noktalarını bir nanotele entegre ederek daha önceki çalışmalara göre 65 kat daha etkili olmakla mükemmele yakın dolaşık fotonlar üreten bir kaynak geliştirdiler.

Ottawa’daki Kanada Ulusal Araştırma Konseyi ile işbirliği içinde oluşturulan bu yeni kaynak, istendiğinde dolaşık çiftler üretmek için lazerlerle uyarılabiliyor. Dolaşıklık derecesini artırmak için araştırmacılar, Hollanda’daki Single Quantum şirketi tarafından temin edilen yüksek çözünürlüklü tek foton dedektörlerini kullandılar.

Kuantum nokta sistemleri geçmişte ince yapı bölünmesi olarak bilinen ve dolaşık bir durumun zaman içinde salınım yapmasına neden olan bir olgudan muzdaripti. IQC ve Waterloo Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü’nde doktora öğrencisi olan Matteo Pennacchietti, gecikmeli bir algılama sistemiyle yapılan ölçümlerin dolaşıklığın ölçülmesini engelleyeceğini belirtti.

Pennacchietti sözlerine şöyle devam etti: “Bunu kuantum noktalarımızı çok hızlı ve hassas bir algılama mekanizmasıyla entegre ederek atlabiliyoruz. Salınımlar sırasında her noktada dolaşık durumun göründüğü halinin anlık bir kaydını alıyor ve ideal dolaşıklığı buradan elde ediyoruz.”