2024 yılında, bir ışık kuantum durumu, yoğun internet trafiği akışı eşliğinde 30 kilometreden (yaklaşık 18 mil) fazla fiber optik kablo üzerinden başarıyla “ışınlandı” – bir zamanlar imkânsız olduğu düşünülen bir mühendislik başarısı.

Kuantum durumlarının mevcut altyapı üzerinden ışınlanabilmesi, kuantum bağlantılı bir bilgisayar ağına, gelişmiş şifrelemeye ya da güçlü yeni algılama yöntemlerine doğru atılmış dev bir adım anlamına geliyor.

Kuantum Işınlama Mevcut Altyapıyla Nasıl Mümkün Oldu?

Çalışmayı yöneten Northwestern Üniversitesi’nden bilişim mühendisi Prem Kumar, “Bu inanılmaz derecede heyecan verici çünkü kimse bunun mümkün olduğunu düşünmüyordu. Çalışmamız, yeni nesil kuantum ve klasik ağların birleşik bir fiber optik altyapıyı paylaşabileceğini gösteriyor. Temelde bu, kuantum iletişimini bir üst seviyeye taşımanın kapısını aralıyor.” diyor.

Star Trek’teki ışınlama sistemlerini andıran kuantum teleportasyon, bir nesnenin bir konumdaki kuantum olasılıklarını alır ve onu dikkatli biçimde yok ederek, aynı olasılık dengesini başka bir konumdaki benzer bir nesneye aktarır.

İki nesneye yapılan ölçümler kaderlerini aynı anda belirlese de, kuantum kimliklerinin dolanık hâle getirilmesi süreci hâlâ uzaydaki iki nokta arasında tek bir bilgi dalgasının gönderilmesini gerektirir.

Bir nesnenin kuantum durumu, ilk oluşumundan kısa süre sonra gerçekliğe “çökme” riski taşıyan bulanık bir olasılıklar yığını gibi. Elektromanyetik radyasyon dalgaları ve hareketli parçacıkların termal çarpışmaları, eğer korunmazsa bu kuantum özelliği hızla “dekoherens”e (uyumsuzlaşmaya) indirger.

Kuantum durumlarını bilgisayarların içinde korumak bir şeydir. Ancak banka işlemleri, kedi videoları ve mesajlarla dolu fiber optik kablolardan tek bir fotonu kuantum durumunu koruyarak geçirmek çok daha zor. Bu, adeta kuantum “pamuk şekerinizi” Mississippi Nehri’ne atıp yolun sonunda tadının hâlâ aynı kalmasını ummak gibi.

Araştırmacılar, yalnız fotonlarının hassas durumunu saniyede 400 gigabitlik internet trafiğine karşı koruyabilmek için, fotonun geçtiği kanalı sınırlandıran ve diğer dalgalarla saçılıp karışma ihtimalini azaltan çeşitli teknikler uyguladı.

Kumar, “Işığın nasıl saçıldığını dikkatle inceledik ve fotonlarımızı saçılma mekanizmasının en aza indirildiği uygun bir noktaya yerleştirdik. Aynı anda mevcut olan klasik kanallardan herhangi bir girişim olmadan kuantum iletişimi gerçekleştirebildiğimizi gördük.” diyor.

Daha önce başka araştırma grupları, kuantum bilginin internet simülasyonlarında klasik veri akışlarıyla birlikte iletilebildiğini göstermişti. Ancak Kumar’ın ekibi, gerçek bir internet akışı eşliğinde bir kuantum durumunu ışınlayan ilk ekip oldu.

Her yeni test, kuantum internetin kaçınılmaz olduğuna dair işaretleri güçlendiriyor ve bilgisayar mühendislerine dünyamızı ölçmek, izlemek, şifrelemek ve hesaplamak için tamamen yeni bir araç seti sunuyor — üstelik bunu yapmak için interneti baştan inşa etmeye gerek kalmadan.

Kumar, “Kuantum teleportasyon, coğrafi olarak uzak düğümler arasında güvenli kuantum bağlantı sağlama potansiyeline sahip. Ancak birçok kişi, ışık parçacıklarını göndermek için kimsenin özel bir altyapı kurmayacağını uzun süredir varsayıyordu. Dalga boylarını doğru seçersek yeni bir altyapı kurmamıza gerek kalmaz. Klasik iletişim ve kuantum iletişimi bir arada var olabilir.” diyor.

Derleyen: Damla Şayan