Dünyada ilk! Farklı kaynaklardan çıkan fotonlar arasında kuantum ışınlaması başarıldı

Almanya'da yer alan Stuttgart Üniversitesi'nden bilim insanları, kuantum internet alanına yeni bir soluk getiren deneysel bir başarıya imza attı.

Euronews'e göre, fizikçiler, daha önce gerçekleştirilemeyen bir başarıya ulaşarak, farklı ışık kaynakları tarafından üretilmiş fotonlar arasında bir kuantum durumunu ilk kez aktarmayı başardılar.

Bu gelişme, kuantum bilgisini uzun mesafelere kayıp olmaksızın ve tamamen güvenli bir şekilde iletecek bir kuantum ağının oluşturulmasına giden yolda önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor.

KLASİK İNTERNETİN AÇMAZI VE KUANTUM ÇÖZÜMÜ Geleneksel internet kablolarında, bilgiyi taşıyan ışık sinyalleri mesafeyle beraber zayıfladığı için yolda amplifikatörlerle (yükselticiler) güçlendirilmek zorundadır.

Ancak kuantum bilgiyi güçlendirme işlemi, kuantum durumlarının klonlanamama özelliği sebebiyle mümkün değildir.

Bu durum, araştırmacıları, farklı kaynaklardan gelmelerine rağmen neredeyse tamamen aynı özelliklere sahip fotonları üretme arayışına itti.

Bu ihtiyacı karşılayacak teknoloji ise kuantum noktaları (quantum dots) oldu.

Bu yapılar, yarı iletken malzemelerden üretilmiş nanometrik boyutlarda olup, ışığı olağanüstü hassas frekanslarda yayma yeteneğine sahiptir.

Bu hassasiyet sayesinde, farklı kuantum noktaları tarafından üretilen fotonları birbirinden ayırt etmek neredeyse imkânsız hâle gelmektedir.

Araştırma ekibi, iki ayrı kuantum noktasının yaydığı fotonlar arasında bir kuantum durumunun aktarımını başarıyla gerçekleştirdi.

Deneyin başarısını duyuran ekip üyesi fizikçi Peter Michler, “Dünya çapında ilk kez, farklı kuantum noktalarından gelen fotonlar arasında kuantum bilgiyi aktarmayı başardık” açıklamasında bulundu.

Aktarılan şeyin popüler bilimdeki anlamıyla nesnelerin ışınlanması olmadığını vurgulayan bilim insanları, aktarılanın aslında fotonun kuantum durumu olduğunu belirtti.

Bu işlemin gerçekleşmesi için iki fotonun hem “bulanık” kuantum hâlinde bulunması hem de ayırt edilemez olması gerekiyor.

Normal şartlarda bu koşullar aynı kaynaktan çıkan fotonlarda sağlanabilirken, farklı kaynaklardan foton üretmek büyük bir teknik zorluk teşkil ediyordu.

Kuantum noktaları teknolojisi bu engelin aşılmasını sağladı.

MEVCUT TELEKOM ALTYAPISIYLA UYUMLULUK Yapılan deneyin dikkat çeken bir diğer yönü, araştırmacıların bilgi aktarımı için halihazırda ticari olarak kullanılan standart fiber optik internet kablolarını kullanmasıydı.

Bu, gelecekteki kuantum internet ağının, mevcut altyapı üzerine kurulabilme potansiyeline dair güçlü bir işaret sunuyor.

Science Alert’in aktardığı bilgilere göre, deneyde kullanılan fiber optik kablonun uzunluğu yalnızca 10 metre idi.

Ancak araştırmacılar, temel hedeflerinin bu mesafeyi artırmak ve ışınlamanın şu an yüzde 70’in biraz üzerinde olan başarı oranını yükseltmek olduğunu ifade ettiler.

Michler, “Farklı kuantum noktalarından gelen fotonlar arasında kuantum bilgi aktarımı, daha büyük mesafelerin aşılabilmesi için kritik bir adım” diyerek elde edilen ilerlemenin önemini bir kez daha vurguladı.

Uzmanlar, kuantum internetin tam ölçekli uygulamaya geçişi önünde hala önemli teknik engeller bulunmasına rağmen, sağladığı güvenlik avantajları nedeniyle çabaların yoğunlaştığını belirtiyor.

Kuantum iletişim, teorik olarak dinlemeye karşı mutlak koruma sağlayabilecek bir iletişim altyapısının temelini oluşturabilir.

Araştırmacılar, çalışmalarının kuantum nokta teknolojisinin olgunlaştığını gösterdiğini ve gelecekteki kuantum iletişim ağları için hayati bir yapı taşı sunduğunu ifade etti.

Çalışmanın ayrıntıları, saygın hakemli bilimsel dergi Nature Communications'da yayımlanarak bilim dünyasına sunuldu.