Araştırmacılar, iki ayrı kuantum noktasının ürettiği fotonlar arasında bir kuantum durumunu başarıyla aktardı.
Almanya’daki Stuttgart Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, kuantum internet alanında çığır açan bir deneye imza attı.
Fizikçiler, tarihte ilk kez farklı ışık kaynaklarının ürettiği fotonlar arasında bir kuantum durumunu başarıyla ışınladı. Bu gelişme, kuantum bilgiyi uzun mesafelerde kayıpsız ve güvenli şekilde aktarabilecek bir kuantum internetin kurulmasına bir adım daha yaklaşıldığını gösteriyor.
Klasik internet kablolarında, ışık sinyalleri bilgi taşırken yol boyunca zayıfladıkları için amplifikatörlerle güçlendirilir. Ancak kuantum bilgiyi “güçlendirmek” mümkün değil; çünkü kuantum durumlar klonlanamıyor.
Bu nedenle bilim insanlarının ihtiyacı olan şey, farklı kaynaklardan gelen ama neredeyse tamamen aynı özelliklere sahip fotonlar üretmekti. İşte bu noktada kuantum noktaları (quantum dots) devreye giriyor.
Kuantum noktaları, yarı iletken malzemelerden yapılan, ışığı olağanüstü hassas frekanslarda üretebilen nanometrik yapılar. Bu sayede farklı kuantum noktasının ürettiği fotonları birbirinden ayırt etmek neredeyse imkânsız hâle geliyor.
Farklı kuantum noktalarından gelen fotonlar arasında ışınlanma
Araştırmacılar, iki ayrı kuantum noktasının ürettiği fotonlar arasında bir kuantum durumunu başarıyla aktardı.
Ekipten fizikçi Peter Michler, gelişmeyi şöyle duyurdu: “Dünya çapında ilk kez, farklı kuantum noktalarından gelen fotonlar arasında kuantum bilgiyi aktarmayı başardık.”
Burada “ışınlanma” terimi, popüler anlamıyla bir nesnenin bir yerden başka bir yere ışınlanması anlamına gelmiyor. Aktarılan şey, fotonun kuantum durumu. İki fotonun bu işlemi gerçekleştirebilmesi için hem “bulanık” kuantum hâlinde bulunması hem de ayırt edilemez olmaları gerekiyor.
Bu koşullar genellikle aynı kaynaktan çıkan fotonlarda sağlanabilirken, farklı kaynaklardan foton üretmek ciddi bir zorluktu. Kuantum noktaları sayesinde bu engel aşıldı.
Telekom altyapısıyla uyumlu çalıştı
Deneyin dikkat çeken bir diğer yönü ise, araştırmacıların bugün kullanılan standart fiber optik internet kablolarını kullanmış olması. Bu, kuantum internetin mevcut altyapı üzerine inşa edilebileceğine dair güçlü bir işaret.
Science Alert'e göre deneyde kullanılan fiber kablo yalnızca 10 metre uzunluğundaydı, ancak araştırmacılar hedeflerinin mesafeyi artırmak ve ışınlamanın başarı oranını yükseltmek olduğunu söylüyor. Şu an başarı oranı yüzde 70’in biraz üzerinde.
Michler, elde edilen ilerlemenin önemini şöyle vurguladı: “Farklı kuantum noktalarından gelen fotonlar arasında kuantum bilgi aktarımı, daha büyük mesafelerin aşılabilmesi için kritik bir adım.”
Geleceğe yol
Kuantum internetin tam ölçekli hâle gelmesi için hâlâ önemli teknik engeller var, ancak uzmanlar bunun sağladığı güvenlik avantajları nedeniyle çabaların yoğunlaştığını belirtiyor. Kuantum iletişim, dinlemeye karşı mutlak koruma sağlayacak bir altyapının temelini oluşturabilir.
Araştırmacılar, çalışmalarının kuantum nokta teknolojisinin olgunlaştığını gösterdiğini ve gelecekteki kuantum iletişim ağları için önemli bir yapı taşı sunduğunu ifade etti.
Çalışmanın sonuçları hakemli bilimsel dergi Nature Communications'da yayımlandı.