Geleceğin ultra güvenli iletişim ağı olan kuantum internet artık hayal değil. Özellikle bilim dünyasında yaşanan kırılma noktasıyla, bu teknoloji teoriden pratiğe taşınıyor. Paderborn Üniversitesi’nin de içinde bulunduğu uluslararası bir araştırma ekibi büyük bir başarıya imza attı. Ekip, ilk kez iki bağımsız kuantum noktası arasında bir fotonun polarizasyon durumunu başarıyla ışınladı. Böylece Nature Communications dergisinde yayımlanan bu çalışma, kuantum iletişim ağlarının önündeki en büyük engellerden birini kaldırdı.
Kuantum İnternet ve Kuantum Dolanıklık Teknolojisi
Bu çalışmanın önemini anlamak için öncelikle kuantum dolanıklığının nasıl işlediğine bakmak gerekir. Birkaç kuantum parçacığı dolanık hale geldiğinde özellikleri birbirine sıkıca bağlanır. Bu nedenle parçacıklar artık bağımsız aktörler gibi davranmazlar. Bunun yerine paylaşılan tek bir sistem gibi hareket ederler.
Dahası, kuantum sistemleri tek bir fotona bağlı tek bir durumla sınırlı değildir. Bu sistemler aynı anda birden fazla olası durumu barındırabilir. Bu benzersiz yapı; güvenli iletişim, gelişmiş veri işleme ve kuantum hesaplama için temel taşıdır. Bu bağlamda dolanıklık, fotonların belirli özelliklerini birbirine bağlar. Her bir kuantum durumu ise işlenen bir bilgi birimini temsil eder.
Kuantum İnternet İçin Kuantum Işınlama Yöntemi Nedir?
Pek çok kişi ışınlanmayı fiziksel bir maddenin transferi sanıyor. Ancak aslında transfer edilen şey sadece bilginin (kuantum durumunun) kendisidir. Bu deneyde bilim insanları özel bir başarı sergiledi. Bir kuantum noktası tarafından üretilen tek bir fotonun özelliklerini, 270 metre uzaklıktaki başka bir kuantum noktasına aktardılar.
Kuantum İnternet Ağları İçin Kuantum Noktası Kullanımı
Paderborn Üniversitesi “Hibrit Fotonik Kuantum Cihazları” araştırma grubu başkanı Profesör Klaus Jöns, başarının önemini şu sözlerle ifade ediyor:
“Deney, yarı iletken kuantum noktalarına dayalı kuantum ışık kaynaklarının anahtar bir teknoloji olabileceğini kanıtlıyor. Gelecekteki kuantum iletişim ağları için bu çok önemlidir. Başarılı kuantum ışınlama, pratik bir kuantum internetin uygulanması yolunda hayati bir adımdır.”
Sembolik görsel. Kaynak: (Paderborn Üniversitesi, Besim Mazhiqi): Paderborn Üniversitesi’ndeki kuantum araştırmaları
On Yıllık Strateji ve Disiplinlerarası Başarı
Bu başarı tesadüfen gelmedi. Yaklaşık on yıl süren titiz bir planlamanın sonucunda ortaya çıktı. Profesör Klaus Jöns ve Profesör Rinaldo Trotta bu süreci on yıl önce başlattı. Kuantum noktalarının dolanık foton çifti kaynağı olarak nasıl kullanılacağına dair stratejik bir yol haritası çizdiler.
Deneyin arkasındaki teknolojik iş birliği ise göz kamaştırıcı:
- Kuantum Noktaları: Johannes Kepler Üniversitesi (Linz) tarafından aşırı yüksek hassasiyetle üretildi.
- Rezonatörler: Würzburg Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından nanofabrikasyon yöntemleriyle geliştirildi.
- Işınlama Deneyi: Roma Sapienza Üniversitesi’nde, iki bina arasındaki 270 metrelik hatta gerçekleştirildi.
Profesör Jöns, bu uzun vadeli planın meyvelerini topladıklarını belirtiyor. Başarının anahtarını ise şöyle özetliyor:
“Mükemmel malzeme bilimi, nanofabrikasyon ve optik kuantum teknolojisinin kombinasyonu başarımızın anahtarıydı. Daha önce bu fotonlar aynı kaynaktan geliyordu. Bağımsız taraflar arasında bir kuantum rölesi kurmak için farklı yayıcıların kullanılması şimdiye kadar ulaşılamaz bir hedefti.”
Teknolojik Mükemmeliyet: %82 Sadakat Oranı
Deney açık havada gerçekleştirildi. Bu durum atmosferik türbülans gibi bozucu etkileri de beraberinde getirdi. Ekip bu etkileri yok etmek için GPS destekli senkronizasyon kullandı. Ayrıca ultra hızlı tek foton dedektörleri ve gelişmiş stabilizasyon sistemlerinden yararlandılar. Sonuçta ulaşılan %82 ± 1 oranındaki sadakat değeri çok kritiktir. Bu değer, klasik fizik sınırlarını tam on standart sapma ile aşarak sürecin güvenilirliğini kanıtladı.
Kuantum İnternet Altyapısı ve İlk Kuantum Rölesi Hedefi
Araştırmacılar bu noktada durmayı planlamıyor. Bir sonraki büyük hedef oldukça iddialı. İki kuantum noktası arasında “dolanıklık değişimi” işlemini gerçekleştirmek istiyorlar. Eğer bu başarılırsa, iki deterministik kaynağa dayalı ilk kuantum rölesi inşa edilmiş olacak. Bu sistemler kuantum sinyallerini uzun mesafelere taşıyacak. Bir nevi “yükseltici” görevi görerek küresel kuantum internetin omurgasını oluşturacaklar.
Kuantum İnternetinin Sonucu
Stuttgart ve Saarbrücken’deki diğer araştırma gruplarının da frekans dönüştürme yöntemleriyle benzer başarılar elde etmesiyle birlikte, Avrupa kuantum biliminde altın çağını yaşıyor. Bu bağımsız ama birbirini tamamlayan çabalar, yakın gelecekte siber saldırılara karşı güvenli, ultra hızlı ve kuantum bilgisayarların birbirine bağlı olduğu yeni bir dijital çağın kapılarını açacak.
Haberi Derleyen: Dilara SİPAHİ
KAYNAKÇA:
scitechdaily.com/quantum-teleportation-breakthrough-brings-the-quantum-internet-closer