Çığır Açacak Bir Yenilik: Işık Partikülleri Işınlandı

Bilim adamları, Çin ve Kanada’daki bazı şehirlerde fotonları ışınlayabileceklerini gösterdiler. Bu gelişme, teknolojide çığır açan bir buluş olarak nitelendiriliyor.

Ancak yine de Star Trek filmindekine benzer bir “ışınlanma” düşünmeyin. Nature Photonics’te de yayınlanan iki çalışmada; farklı araştırma grupları fotonları yeni lokasyonlarına gönderebilmek için kuantum ışınlanmasını kullandılar. Bunun için de Çin’deki Hefei ve Kanada’daki Calgary şehrinin iletişim ağlarının fiber-optikleri kullanıldı.

Kuantum ışınlanması, atomun kuantum durumu ya da özellikleri -enerjisi, devri, hareketi, manyetik alanı ve diğer fiziksel nitelikleri- gibi bilgilerin aradaki boşlukta yolculuk etmeden; başka bir lokasyona transfer edilebilmesi anlamına geliyor.

Bu çalışma ilk olarak 1997’de sunulsa da bugünkü bu yeni iki araştırma; ana iletişim ağı kullanılarak böylesine bir teknolojiyi ortaya çıkartmanın mümkün olduğunu gösteren ilk örnekler. Bu alanda böyle bir gelişme; bizleri gelecekte şehir ölçekli kuantum teknolojilerine, kuantum internet ve internet temelli bilgilerin güvenliğinde gelişmelere kadar götürebilir.

Australian National Üniversitesi’nin Kuantum Hesaplama ve İletişim Merkezi’nde çalışan Doçent Dr. Ben Buchler; “ideal olmayan bir ortamda” deneylerin tamamlanarak böylesine teknolojik bir başarı elde etmenin oldukça derin bilgi gerektirdiğini söylüyor. Buchler, araştırmaya katılan bilim adamlarından olmasa da konu hakkında sözlerine şöyle devam ediyor: “2000’lerden beri insanlar bu deneyi nasıl yapmaları gerektiğini biliyorlardı. Ancak şu anki çalışmanın yayınlanan makalelerine kadar, şehirlerdeki fiber iletişim ağlarında böyle bir deney yapılmamıştı.”

“Araştırmacıların yaptıkları iş gerçekten oldukça zor”

Kuantum ışınlanmasının köşe taşı ise “kuantum dolanması”. Bu durumda iki partikülbirbirlerine çok yakın olarak bağlanıyor. Öyle ki birindeki değişiklik diğerini de etkiliyor.

Dr. Buchler’a göre kuantum ışınlama; dolanmanın bir koluyla fotonu karıştırmak ve daha sonra bu bağlantı elementini ölçmekle ilgili. Dolanmanın diğer kolu ise alıcı tarafa veya yeni lokasyona gönderiliyor.

Bu orijinal “bağlantı ölçümü” alıcıya gönderiliyor ki o da daha sonra bu bilgiyi dolanmanın diğer kolunu manipüle etmek için kullanıyor.

Buchler: “Olay şu ki; dışarı çıkan orijinal foton ve o sizin içeri koyduğunuzdakinden ayırt edilemez özelliklere sahip.” diye konuşuyor.

Teknik engellerin üstesinden gelmek

Dr. Buchler, her iki ekibin de, foton varışının kesin zamanlaması ve fiberlerin içindeki doğru kutuplaşmayı garanti altına almak adına, teknik engellerin üstesinden başarıyla geldiklerini söylüyor.

Çinli ekip, tekli fotonları, yedi kilometre mesafe boyunca standart telekominikasyon dalga boyu kullanarak ışınladı. Diğer yandan Kanada ekibi, tekli fotonları 6.2 kilometreye kadar ışınlamayı başardı. Ancak Çinli grupla birlikte sistemin hızını artırmak için çalışma sürdürüldü. Çünkü Çinli ekip, saat başına iki fotonu ışınlarken; Kanadalılar çok daha hızlı bir oranda dakikada 17 fotonu ışınlayabiliyorlardı.

Dr. Buchler’a göre, hız oranları gelişme anlamına geliyor ve pratik bir değeri var ancak böylesine bir ışınlama, kuantum anahtarı dağıtımının oranını genişletebilecek. Bu teknik şifrelenmiş mesajlarını gönderimi için kullanılmış olan bir yöntem.

Geleceğe yönelik olarak bilim adamları, kuantum bilgisayarlar arasındaki kuantum bilgi iletişimine olanak tanıyabilecek olan “kuantum interneti”nin evrimini göz önünde bulunduruyorlar. Kuantum bilgisayarları, sadece kendi başlarına dahi, daha hızlı hesaplamaya olanak tanıyabilirler. Ancak ağ sistemli kuantum bilgisayarları o zaman da çok daha fazla güçlü olacak gibi görünüyor.

Dr Buchler, bugünün çalışmalarının bu vizyona karşı adeta bir mihenk taşı olduğunu söylüyor. Bu çalışmalar gösteriyor ki kuantum bilgisini, onu yok etmeden, bir lokasyondan diğerine ana ağlar içinde taşımak mümkün.