Northwestern Üniversitesi mühendisleri, halihazırda internet trafiğini taşıyan bir fiberoptik kablo üzerinden kuantum ışınlanmasını muvaffakiyetle gerçekleştiren birinci grup oldu.
Bu muvaffakiyet, bilgiyi rastgele bir uzaklığa anında ışınlamanın ergonomik bir yolunun bulunduğu manasına geliyor. Kuantum ışınlanmasının halihazırda mevcut olan internet kablolarıyla gerçekleştirilmiş olması, son derece süratli ve yeni bir bağlantı biçiminin yakın gelecekte kullanıma sunulabileceğini düşündürüyor.
Işınlanma çoklukla bilimkurguda insanların ışık süratiyle rastgele bir yere seyahat edebilme yeteneği olarak işleniyor. Lakin bu teknolojinin canlılar yahut insan boyutunda objeler için uygulanabileceği şimdi kanıtlanmış değil.
Yine de bilgiyi bu formda ışınlamanın mümkün olduğu biliniyor ve bilim insanları yıllardır bunu, yaygın ölçekte kullanılabilir bir teknolojiye dönüştürmek için çalışıyor.
Kuantum dolanıklık
Kuantum ışınlanması, kuantum dolanıklık olarak bilinen bir olguya dayanıyor. İki yahut daha fazla parçacığın kuantum durumlarının birbirine bağlı hale gelmesi ve birinin durumu ölçüldüğünde başkasının durumunun aralıktan bağımsız olarak anında belirlenmesine “donalıklık” ismi veriliyor.
Bu durumun daha rahat anlaşılması için de sıklıkla lisana getirilen bir niyet deneyine başvurulabilir: Bu hayali deneyde bir kutunun içinde biri kırmızı, başkası mavi olmak üzere iki eldiven vardır ve bunlar farklı yerlere gönderilir. Şayet bir kutuyu açıp kırmızı eldiveni bulursanız, başka kutudaki eldivenin mavi olduğu anlaşılır. Kuantum dolanıklığında ise fark şu: Eldivenler aslında kutular açılana kadar bir renk seçmemiştir. Onlar kırmızı ve mavi olma olasılıklarının ikisini de taşıyan süperpozisyon halindedir. Siz bir kutuyu açıp rengi gördüğünüz anda, başka kutudaki eldivenin rengi de belirlenmiş olur.
Kuantum dolanıklık olgusunda iki parçacık, birbirlerinden ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar birbirine bağlıdır ve bilgi alışverişi için ortalarındaki fizikî arayı kat etmeleri, yani seyahat etmeleri gerekmez.
‘Yoğun bir otoyoldaki bisiklet gibi’
Klasik bağlantı usulleri, milyonlarca ışık parçacığından oluşur. Kuantum bağlantısında ise sırf bir çift foton (ışık parçacıkları) kullanılır. Daha evvel araştırmacılar, bu ferdî fotonların klasik bağlantı parçacıklarının kullandığı ‘yoğun otoyoldan’ geçemeyeceğini düşünüyordu.
Bir çift foton, bu yolda tıpkı yer altı geçidinde devasa kamyonların etrafından dolaşmaya çalışan bir bisiklete benzetiliyor.
Ancak Northwestern Üniversitesi araştırmacıları, bu hassas fotonların ağır trafikten uzak durmasına yardımcı olacak bir yol buldu. Işığın fiberoptik kablolar içinde nasıl dağıldığına dair derinlemesine çalışmalar yürüten araştırmacılar, fotonları yerleştirebilecekleri daha tenha bir ışık dalga uzunluğu tespit etti.
Bu dalga uzunluğu, başka sinyallerden daha az parazit alıyor ve fotonların geçmesini kolaylaştırıyordu. Fotonu bu dalga uzunluğuna yerleştiren grup, sistemli internet trafiğinden kaynaklanan gürültüyü azaltmak için de özel filtreler ekledi.
‘Kimse bunun mümkün olduğunu düşünmüyordu’
Çalışmaya liderlik eden Northwestern Üniversitesi’nden Prem Kumar ve takımı, buldukları yeni tekniği test etmek için her iki ucunda dolanık bir foton bulunan 30 kilometre uzunluğunda bir fiberoptik kablo kurdu. Akabinde, eş vakitli olarak kuantum bilgisi ve sistemli internet trafiğini kablo üzerinden gönderdi.
Ekip, ışınlanma protokolünü yürütürken alıcı uçtaki kuantum bilgisinin kalitesini, orta noktada kuantum ölçümleri yaparak belirlemeye çalıştı. Sonunda, ağır internet trafiği süratle geçerken bile kuantum bilgisinin muvaffakiyetle iletildiği tespit edildi.
Kumar bundan sonra deneyleri daha uzun uzaklıklarda yine gerçekleştirmeyi planlıyor.
Bilim insanı, “Bu inanılmaz derecede heyecan verici zira kimse bunun mümkün olduğunu düşünmüyordu,” dedi.
“Çalışmamız, birleşik bir fiberoptik altyapıyı paylaşan yeni jenerasyon kuantum ve klasik ağlara giden bir yol gösteriyor. Kuantum irtibatını bir sonraki düzeye taşımak için kapıyı aralıyor.”
Kuantum iletişim
Çinli bilim insanlarının öncülüğündeki bir memleketler arası araştırma takımı, Çin ile Güney Afrika ortasında uydu aracılığıyla 12 bin 900 metre uzaklıktan kuantum irtibatını gerçekleştirerek bu alanda rekor kırdı.
Xinhua ajansının haberine nazaran, Çin Teknoloji ve Bilim Üniversitesinden araştırmacılar, sonuçları Nature mecmuasında yayımlanan deneyde, Jinan-1 teknoloji test uydusunu kullanarak Çin’deki yer istasyonundan Güney Afrika’daki yer istasyonuna gerçek vakitli kuantum anahtar dağıtımı (QKD) yapmayı başardı.
Şifrelenmiş sinyalleri 12 bin 900 kilometre uzağa aktaran araştırmacılar, dünyanın en uzun aralıklı inançlı kuantum irtibatını gerçekleştirdi.
Deney, global ölçekte inançlı kuantum bağlantısı potansiyelini göstermesi bakımından çığır açıcı görülüyor.
Çin Teknoloji ve Bilim Üniversitesinden araştırmacılar, 2022’de 833 kilometrelik fiber optik kablo üzerinde kuantum anahtar dağılımını gerçekleştirerek bu alanda rekor kırmıştı.
Kuantum internet
Kanadalı ve Çinli bilim adamları, fiber optik ağda bir yerden başkasına bilgiyi, fizikî rastgele bir şey üzerine yüklemeden aktarmayı başardı.
Sonuçları Nature Photonics mecmuasında yayımlanan araştırmalarda, iki farklı takım, iki kentte fiber optik ağda kilometrelerce uzağa bilgi ışınladı.
Bilginin, “Uzay Yolu” sineması serisinde izlenenden farklı bir teknikle ışınlandığı, araştırmalarda kullanılan düzeneklerin, gelecekteki kuantum internetinin yapı taşlarından biri olarak görülebileceği tabir edildi.
Kanadalı bilim adamı Wolfgang Tittel ve meslektaşlarının araştırmasında, bir fotonun kuantum hali, Calgary kentinde 8,2 kilometre uzağa ışınlandı.
Diğer araştırmada da Çin Teknoloji ve Bilim Üniversitesinden Çiang Cang ve Cian-Vey Pan, Hıfey kentinde 30 kilometrelik fiber optik ağda bilgi ışınlamak için farklı bir düzenek kullandı.
Uzak aralıklar ortasında ışınlamanın, kuantum kriptografinin vadettiği son derece inançlı bağlantıya yönelik değerli bir adım olarak nitelendiriliyor.
Kuantum dolanıklık nedir?
“Livescience.com” internet sitesinde yer alan habere nazaran, İspanya’daki Foton Bilimi Enstitüsünden (ICFO) araştırmacılar, deney için küçük bir cam tüp içinde buharlaştırılmış rubidiyum ile durağan haldeki nitrojeni 177 dereceye kadar ısıttı.
Araştırmacılar, tüp içinde ışık-atom etkileşimlerini ölçerek rubidyum gaz bulutlarında kaotik halde dolaşan atomların dönüş ve birbirine bağlanma hareketlerini inceledi.
Bilim insanları bu sıcak ve kaotik karışım içinde saniyenin binde biri mühlet içinde, kuantum dolanıklığının gözlenebileceği, atomların çarpışmalarla birbirine aktarılan dönüşlerinin sıfır toplamlı olduğu makroskopik dönüş hali yaratmayı başardı.
Deneyde, atomların etkileştiği sıcak karışım içinde, saniyenin binde biri kadar müddette 15 trilyon atom birbirine bağlandı.
Araştırmaya önderlik eden Çinli araştırmacı Jia Kong, dolanıklık fenomeninin kuantum teknolojilerinin en farklı veçhelerinden biri olduğunu vurgulayarak, “Dolanıklıkla ilişkili kuantum teknolojileri bugüne kadar sadece düşük sıcaklık ortamında uygulanıyordu, soğuk atomik sistemde olduğu üzere. Bu durum dolanıklık hallerinin teknolojiye uyarlanmasını olanaksız kılıyordu. Bu yüzden dolanıklıklığın sıcak ve kaotik ortamda istikrarlı biçimde yaratılıp yaratılamayacağı enteresan bir soruydu. Çalışmamız, dolanıklığın sıcak ve kaotik ortamın rastlantısal müdahaleleri tarafından bozulmadan gerçekleşebildiğini gösterdi.” değerlendirmesinde bulundu.
Araştırmanın sonuçları “Nature” mecmuasında yayımlandı.
Kuantum bilişim
Çinli kuantum fizikçileri Pan Cienvey, Cu Şiaobo, Pıng Çıngcı, “Zuchongzi 3.0” ismini verdikleri yeni prototipin süreç kabiliyetine ait sonuçları, “Physical Review Letters” mecmuasında yayımladı.
Yeni prototipin, 105 kuantum bit (kübit) ve 182 bağlaştırıcı ile süreç yaparak, rastlantısal kuantum döngüsü örnekleme misyonlarını, en gelişmiş muhteşem bilgisayarlardan katrilyon kere daha süratli yapabildiği belirtildi.
Öte yandan yeni prototipin, ABD’li teknoloji şirketi Google’ın geliştirdiği “Scyamore” prototipinin, en son Ekim 2024’te “Nature” mecmuasında yayımladığı performans sonuçlarından 1 milyon kat süratli olduğu kaydedildi.
“Kuantum üstünlüğü” olarak da anılan kuantum bilişim avantajı, kuantum bilgisayarların muhakkak misyonlarda klasik üstün bilgisayarlardan daha yüksek performans göstermesini söz ediyor.
Kuantum üstünlüğü, kuantum bilişimi ile uygulamalar geliştirmeye yönelik gayretleri legal kılmanın yanı sıra bir ülkenin kuantum araştırmaları alanındaki gücünü de gösteriyor.
ABD ve Çin ortasındaki rekabet
ABD ve Çin, hala kuantum bilişimi araştırmalarına öncülük eden iki ülke pozisyonunda bulunuyor. ABD, 2019’da, “Sycamore”, Çin ise 2020’de “Jiuzhang” kuantum prototipleriyle “kuantum üstünlüğüne” ulaşmayı başarmıştı.
Çinli araştırmacılar, 2021’de 66 kübitlik “Zuchongzhi 2.1” kuantum bilgisayarı prototipini geliştirmişti.
Uzmanlar, “Zuchongzhi 3.0″ün süreç kapasitesi bakımından evvelki prototipte kıyasla kayda bedel ilerleme sağladığına dikkati çekiyor.
Nato’dan kuantum stratejisi
NATO’dan yapılan açıklamada, kuantum teknolojilerinin inovasyon dünyasında “devrim” niteliğinde değişiklikler oluşturma potansiyeline işaret edilirken, bu teknolojilerin “oyunun kurallarını” değiştirebileceği belirtildi.
Stratejinin, NATO’yu kelam konusu değişiklikler ve kuantum çağına hazır hale getirirken tıpkı vakitte ittifakın savunma ve güvenliğini geliştirmesinin amaçladığı kaydedildi.
Kuantum teknolojisinin savunma ve güvenlik üzerindeki tesirleri nedeniyle NATO için “en öncelikli” alanlardan biri olduğu vurgulanırken, plan ile NATO’nun kuantum teknolojilerinin muhtemel berbata kullanımına karşı kendini koruyacak pozisyona getirilmesi hedefleniyor.
Strateji, kuantumun algılama, görüntüleme, hassas pozisyonlandırma, navigasyon ve zamanlama üzere alanlarda savunma ve güvenliğe nasıl uygulanabileceğini, denizaltıların tespitini nasıl güzelleştirebileceğini ve kuantuma sağlam kriptografi kullanarak data bağlantısının nasıl geliştirilip inançlı hale getirebileceğini ana çizgileriyle ortaya koyuyor.
AA, euronews
Kaynak: Timetürk
Bir yanıt bırakın