Mühendisler aktif internet kablolarıyla kuantum ışınlanmayı gerçekleştirdi!

Az önce ne oldu? Northwestern Üniversitesi’ndeki bir mühendislik ekibi, kuantum ışınlanmasında bir atılım gerçekleştirerek kuantum bilgilerinin klasik internet trafiğiyle birlikte iletilmesinin uygulanabilirliğini gösterdi. Araştırma ilerledikçe, kuantum ve geleneksel ağların benzeri görülmemiş düzeyde güvenlik ve hız sunmak için bir arada var olabileceği iletişim teknolojisinde yeni bir döneme girebiliriz.

Northwestern Üniversitesi’ndeki mühendisler, halihazırda İnternet trafiği taşıyan bir fiber optik kablo üzerinden kuantum ışınlanmasını gösterdi . Optica dergisinde yayınlanan bu başarı, kuantum iletişimini mevcut İnternet altyapısıyla birleştirmek için yeni olasılıklar sunuyor. Ayrıca, gelişmiş algılama teknolojileri ve kuantum hesaplama uygulamaları alanı için de önemli çıkarımları var.

Kuantum dolanıklığının gücünden yararlanan bir süreç olan kuantum ışınlanması, uzak ağ kullanıcıları arasında ultra hızlı ve güvenli bir bilgi paylaşım yöntemi sağlar. Geleneksel iletişim yöntemlerinden farklı olarak, kuantum ışınlanması parçacıkların fiziksel iletimini gerektirmez. Bunun yerine, büyük mesafeler üzerinden bilgi alışverişinde bulunan dolanık parçacıklara dayanır.

Çalışmaya liderlik eden Profesör Prem Kumar’a göre, hiç kimse bunun başarılabileceğini düşünmemişti. “Çalışmamız, birleşik bir fiber optik altyapıyı paylaşan yeni nesil kuantum ve klasik ağlara giden bir yol gösteriyor. Temel olarak, kuantum iletişimlerini bir sonraki seviyeye taşımanın kapısını açıyor.”

Kumar’ın laboratuvarında doktora adayı ve makalenin ilk yazarı olan Jordan Thomas, “İki foton üzerinde yıkıcı bir ölçüm gerçekleştirerek – biri kuantum durumu taşıyan ve diğeri başka bir fotonla dolanmış – kuantum durumu çok uzakta olabilen kalan fotona aktarılır,” dedi. “Fotonun kendisi uzun mesafeler boyunca gönderilmek zorunda değildir, ancak durumu yine de uzaktaki fotona kodlanır.”

Bu çalışmadan önce, birçok araştırmacı klasik iletişimleri taşıyan kablolarda kuantum ışınlanmasının uygulanabilirliği konusunda şüpheciydi. Endişe, dolanık fotonların fiber optik kablolarda bulunan milyonlarca diğer ışık parçacığı tarafından bastırılacağıydı.

Ancak Kumar ve ekibi bir çözüm bulmayı başardı. Araştırmacılar, fiber optik kablolar içindeki ışık saçılımı üzerine kapsamlı çalışmalar yaparak, fotonlarını yerleştirmek için daha az kalabalık bir ışık dalga boyu belirlediler. Ayrıca, düzenli İnternet trafiğinden gelen gürültüyü azaltmak için özel filtreler uyguladılar. Kumar, kendisinin ve ekibinin ışık saçılımı desenlerinin titiz bir analizini gerçekleştirdiğini ve fotonlarını saçılma etkisinin en aza indirildiği kritik bir noktaya stratejik olarak yerleştirdiklerini açıkladı.

Yöntemlerini doğrulamak için ekip, her iki ucunda bir foton bulunan 30 kilometre uzunluğunda (18,6 mil) bir fiber optik kablo kurdu. Kablo üzerinden eş zamanlı olarak kuantum bilgisi ve yüksek hızlı İnternet trafiği ilettiler. Kuantum bilgisinin kalitesi, ışınlanma protokolü yürütülürken alıcı uçta orta noktada kuantum ölçümleri yapılarak ölçüldü. Sonuçlar, yoğun İnternet trafiğinin varlığında bile kuantum bilgisinin başarıyla iletildiğini gösterdi.

Kumar ve ekibinin ileriye dönük olarak deneylerini daha uzun mesafelere yayma planları var. Dağıtılmış kuantum uygulamalarının geliştirilmesinde bir diğer önemli kilometre taşını işaretleyecek olan iki çift dolaşık foton kullanarak dolaşıklık değişimini göstermeyi amaçlıyorlar. Ayrıca araştırmacılar, laboratuvar ortamlarının ötesine geçerek gerçek dünyadaki yer altı optik kabloları üzerinden deneyler yürütme olasılığını araştırıyorlar.

Kumar, “Kuantum ışınlanması, coğrafi olarak uzak düğümler arasında kuantum bağlantısını güvenli bir şekilde sağlama yeteneğine sahiptir,” dedi. “Ancak birçok kişi uzun zamandır hiç kimsenin ışık parçacıkları göndermek için özel bir altyapı inşa etmeyeceğini varsayıyordu. Dalga boylarını doğru şekilde seçersek, yeni bir altyapı inşa etmemize gerek kalmayacak. Klasik iletişimler ve kuantum iletişimleri bir arada var olabilir.”