Kuantum Işınlama Teknolojisinde Rekor Kırıldı!

Kuantum ışınlanmanın tuhaf dünyasındaki mesafelerde yeni bir rekor kırıldı. Aralık 2014'te yapılan bir araştırmada, ışığın kuantum durumu (döndüğü yön) anlık olarak bir optik fiber üzerinde 25 kilometre öteye ışınlandı. Bu, bugüne kadar başarıyla en uzağa yapılan kuantum ışınlanmadır. Bu sahada yapılacak atılımlar, daha iyi internet ve iletişim sistemlerini mümkün kılabilir. Daha önemlisi, kuantum bilgisayarların önünü açabilir.

Bundan 5 yıl kadar önce, araştırmacılar yalnızca kuantum bilgiyi, örneğin bir parçacığın ne yöne doğru döndüğü bilgisini, sadece birkaç metre öteye ışınlayabiliyorlardı. Şimdiyse bunu kilometrelerce uzağa yapabiliyoruz.

Kuantum ışınlanma, bir insanın İstanbul'da kaybolup New York'ta belirebileceği ya da yerdeyken, Star Trek'ten fırlama bir uzay gemisine ışınlanıverebileceği anlamına gelmiyor. Fizikçiler henüz maddeyi anlık olarak ışınlayamıyorlar. Ancak kuantum teleportasyon yöntemiyle "bilgi" ışınlanabiliyor. Bu durum, kuantum mekaniğinin baş döndürücü özelliklerinden biri olan dolanıklık sayesinde mümkün oluyor.

Kuantum dolanıklık, aralarında ne kadar mesafe olursa olsun 2 atomaltı parçacığın birbirine bağlı kalması sonucu oluşuyor. Bu parçacıklardan biri uyarıldığında, eş zamanlı olarak dolanık olan eşini de (diğer parçacığı da) aynı şekilde uyarıyor. İki parçacığın da durumu, bizzat ölçülene kadar bilinemiyor; ancak bunlardan sadece 1 tanesinin durumunu bilmek, otomatik olarak diğerinin de durumunu öğrenmemizi sağlıyor.

Bu yeni, rekor kıran çalışmada Cenevre Üniversitesi'nden, NASA Jet İtim Laboratuvarı'ndan ve Ulusal Standartlar ve Teknolojiler Enstitüsü'nden bilim insanları süperhızlı lazerler kullanarak elektronları dışarı fırlattılar. Arada sırada bu fotonlardan ikisi dolanık hale gelirler. Araştırmacılar, dolanık olan bu çifti tespit ettiğinde, bunlardan biri bir optik fibere gönderdiler ve diğerini, kablonun diğer ucundaki bir kristal içerisine hapsettiler. Sonrasında araştırmacılar, üçüncü bir ışık parçacığını, kabloda ilerlemekte olan fotona doğru fırlattılar. Bu ikisi çarpıştığında, birbirlerini yok ettiler.

Her ne kadar çarpışma, dolanık fotonlardan birini yok ettiyse de, çarpışmaya ait bilgiler, kristal içerisinde hapsolmuş fotona aktarılarak korundu.

Kuantum bilgiler zaten onlarca kilometre boyunca ışınlanabilmişti. Ancak bu çalışma, bir fiberoptik kullanılarak yapılan en uzak ışınlanma. Diğer kuantum ışınlanma deneylerinde bilgiyi aktarmak için fiberoptikler yerine daha fazla sayıda lazer kullanılmıştı. Ancak lazer metodunun aksine, fiberoptik metodu kuantum bilgisayarlar gibi teknolojilerin önünü açma potansiyeline sahiptir. Bu bilgisayarlar, bilgiyi aşırı hızlı bir şekilde işleyebilen bilgisayarlardır. Benzer şekilde, kuantum kriptografi sayesinde süper-güvenli bilgi iletimi mümkün olabilecektir.

Fizikçiler, kuantum ışınlanmanın güvenli kablosuz iletişimi mümkün kılacağını düşünüyor. Böylesi bir güvenliğe şu anki teknolojiler ile erişmek çok zor, çünkü dünyamız giderek dijital bir hale geliyor. Kuantum ışınlanma sayesinde bankacılık sektörü gibi hassas ve çok güvenli tutulması gereken bilgileri içeren sistemler çok üst düzey güvenlik seviyelerine erişebilir.