Kuantum iletişiminin geleceği, bilim insanlarının gerçekleştirdiği çığır açıcı bir başarı ile daha da yakınlaştı. Beetekno’da yer alan bilgilere göre; Artık ışınlanma sadece bilim kurgu filmlerinin konusu değil. Bilim insanları, kuantum bilgisini daha verimli ve net bir şekilde göndermenin bir yolunu buldular. Araştırmacılar, "nanofotonik platform" adı verilen son derece küçük bir malzeme kullanarak, tek fotonlarla bile kuantum bilgisinin iletimini önemli ölçüde iyileştirdiler. Bu gelişme, ışınlamanın bir gün gerçek dünya iletişim ağlarının bir parçası haline gelmesi ve bilginin uzayda bir zamanlar imkansız olduğu düşünülen şekillerde dolaşması için büyük bir adım atıldığını gösteriyor.
Nanofotonik Platform İle Verimlilik Sorunu Aşıldı
Bilim insanları, yıllardır kuantum iletişim sistemlerini daha güvenilir hale getirmek için doğrusal olmayan optik süreçleri kullanmanın yollarını araştırıyordu. Bu süreçlerin, kuantum sistemlerini daha dayanıklı ve belirli hata türlerine karşı daha dirençli kılabileceği öngörülüyordu. Ancak, önceki girişimler, bu sistemlerin gereksinim duyduğu aşırı düşük ışık seviyelerinde çalışamaması nedeniyle başarılı olamamıştı. Illinois Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, bu sorunu aşarak önemli bir atılım gerçekleştirdi. Nanofotonik bir platform kullanarak, kuantum ışınlamada verimliliği önemli ölçüde artırmayı başardılar. Bu platform, ışığın en küçük birimleri olan tek fotonlarla dahi çalışabiliyor ve doğrusal olmayan optik kullanarak pratik kuantum iletişimine bir adım daha yaklaşıldığını gösteriyor.
Kuantum İletişiminde Doğruluk Oranı Rekor Düzeye Ulaştı
Çalışmanın başındaki isimlerden Illinois Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Profesörü Kejie Fang, yeni sistemin kuantum bilgisini %94 doğruluk oranıyla ilettiğini belirtti. Bu oran, doğrusal optik bileşenlerle çalışan sistemlerdeki teorik sınırın çok ötesine geçiyor. Kejie Fang, “Bu bile tek başına doğrusal olmayan optiğin gücünü gösteriyor. Nanofotonik bir platform kullanarak verimliliği önemli ölçüde artırdık” dedi. Araştırma ekibi, bu yeni platformla dönüşüm verimliliğinde 10.000 kat bir artış sağladı. Eski yöntemlerde bu oran 100 milyonda 1 iken, şimdi 10.000’de 1’e kadar düşürüldü.
Kuantum Dolanıklık ile Işınlama Mümkün Oldu
Kuantum bilgisinin iletimi, kuantum ışınlama protokolüyle daha da kolay hale geldi. Bu protokol, genellikle tek fotonlardan oluşan iki kuantum nesnesinin, aralarında fiziksel bir bağlantı olmasa bile birbirini etkileyen kuantum dolanıklığından faydalanır. Bu sayede, kuantum bilgisi doğrudan göndericiden alıcıya aktarılabilir. Bu yöntemin en büyük avantajı, dış gürültü ve kanal kusurlarının etkilerinin büyük ölçüde azalmasıdır. Ancak, kuantum ışınlamanın performansını sınırlayan iki temel engel vardı: Doğrusal optik bileşenlerin doğasında bulunan belirsizlikler ve dolanık fotonların üretimindeki kusurlar, özellikle çoklu foton çifti üretimi sırasında yaşanan gürültü.
Doğrusal Olmayan Optik ile Gürültü Azaltıldı
Illinois Üniversitesi’nden Fizik Profesörü Elizabeth Goldschmidt, "Çoklu foton gürültüsü, tüm gerçekçi dolanıklık kaynaklarında meydana gelir ve kuantum ağları için ciddi bir sorun teşkil eder" şeklinde konuştu. Goldschmidt, doğrusal olmayan optiklerin çekiciliğini, bu gürültü etkilerini azaltarak, kusurlu dolanıklık kaynaklarıyla çalışmayı mümkün kılmasında buluyor. Çalışmada kullanılan doğrusal olmayan optik süreçler, farklı frekanslardaki fotonların birleşerek yeni frekanslarda yeni fotonlar oluşturmasına yol açıyor. Bu süreç, kuantum ışınlamada yalnızca başlangıçtaki iki fotonun belirli frekanslara sahip olması gerektiği durumu yaratıyor ve bu sayede, çoklu foton üretiminin neden olduğu gürültü filtreleniyor. Böylece, daha yüksek doğruluklarla kuantum ışınlama gerçekleştirilebiliyor.
Gelecekte Daha Verimli Kuantum Işınlama Mümkün
Araştırmacılar, doğrusal olmayan optik bileşenlerle kuantum ışınlamanın daha da verimli hale getirilebileceği konusunda iyimserler. Ayrıca, bu yeniliklerin dolanıklık değişimi ve diğer kuantum iletişim protokollerinde de kullanılabileceğini düşünüyorlar. Bu gelişmeler, kuantum iletişim ağlarının bir gün daha geniş çapta kullanılabilmesi için umut verici bir temel oluşturuyor.
