Araştırmacılar, kuantum iletişimi alanında ve özellikle kuantum internetin gelecekteki gelişiminde yeni bir çığır açabilecek bir başarıda, son derece kırılgan kuantum bilgilerinin gönderilmesini, saklanmasını ve alınmasını mümkün kılacağını iddia ettikleri yeni bir tekniği açıkladılar.
Cambridge Üniversitesi'nden araştırmacılar, bir yöntem tasarladı kuantum biti olarak da adlandırılan kuantum bilgisi ile kodlanmış tek bir parçacık enjekte ettikleri bir atom çekirdeği bulutunun davranışını daha iyi kontrol etmek için. Bu, bir gürültü problemiyle birlikte gelir: bulut içinde farklı bir yönde dönen her çekirdekle, bilgi taşıyan parçacığı tanımlamak neredeyse imkansızdır.
Ancak fizikçiler lazer ışınları ve tek bir elektron kullanarak çekirdeklerin dönüşlerini kontrol edebildiler, bulutta bir miktar düzen sağladılar ve sonuç olarak kuantum bilgisinin varlığını çok daha kolay tespit ettiler.
GÖRMEK: BT Veri Merkezi Yeşil Enerji Politikası (TechRepublic Premium)
Süreç, deneysel fizikten biraz fazladan yardım alarak samanlıkta iğne bulmaya benzer: Araştırmacılar, çekirdeklerden oluşan bir "saman yığınına" kuantum bilgisi "iğnesi" enjekte ettiler ve sonra samanlığın davranışını kontrol etmeyi başardılar. iğneyi bulmayı kolaylaştırır. Başarıyla: bilim adamları, 100,000 dönen çekirdekten oluşan bir bulut arasında tek bir kübiti tespit edebildiler.
Tam teşekküllü bir kuantum bilgisayarı geliştirme yarışı tüm dünyada hızlanırken, kuantum iletişimine olan ilgi de artıyor. Kuantum hesaplamaya yakından bağlı olan alan, kuantum bilgilerini kübitler biçiminde göndermek ve almak için yollar geliştirmekle ilgilenir. Fikir, kuantum internetin kalbinde yer alır, dünya çapında birçok ülke tarafından takip edilen bir proje, kuantum cihazlarının kuantum bilgilerini değiş tokuş etmesine izin verecek bir ağ oluşturmaya çalışıyor.
Bununla birlikte, büyük ölçekli bir kuantum internet gün ışığını görmeden önce, kuantum durumlar sayesinde bilginin en iyi nasıl kodlanacağını, sıkıştırılacağını ve iletileceğini bulmak için yapılacak çok araştırma var. Tipik olarak, kuantum bilgisi, kuantum noktaları adı verilen binlerce atom içeren yapay olarak yapılmış kristallerde hapsolmuş elektronlarda kodlanabilir.
Kuantum bilgisini depolamak için bir kuantum noktası kullanmak bir şeydir, ancak daha sonra verileri bulup geri almak başka bir şeydir - ve atom çekirdeğinin gürültülü, dağınık dönüşünün sorunlu olduğu yer burasıdır.
Cambridge'deki Cavendish Laboratuvarı'nda profesör olan Mete Atatüre, "Çözüm (...) hassas kuantum bilgisini, her bir kuantum noktasının içerdiği 100,000 atom çekirdeği bulutunda samanlıkta iğne gibi saklayarak depolamaktır" dedi. Araştırma. "Fakat bu çekirdeklerle, bitlerle iletişim kurduğumuz gibi iletişim kurmaya çalışırsak, rastgele 'çevirme' eğilimi göstererek gürültülü bir sistem oluştururlar."
Başka bir deyişle, bulutun vızıltısı, kuantum noktasından bilgi almayı son derece zorlaştırıyor. Cambridge'in bilim adamları, bir elektronu kontrol etmek için bir lazerden gelen ışığı kullanmak için bir yöntem geliştirdiler, bu da çekirdek dönüşlerinin kaotik topluluğunu kontrol edebilir. Elektron, tüm çekirdeklerin takip ettiği toplu bir dönüş dalgası oluşturmak için bulutla iletişim kurabilir - bu, dönüşü değiştiğinde kuantum bilgisi taşıyan kübiti tanımlamanın çok daha kolay olduğu anlamına gelir.
Araştırmacılar süreci, koyun güden bir köpeğe benzetti. Atatüre, "Dönen bulutumuzu rastgele hareket eden 100,000 koyunluk bir sürü olarak düşünürsek, bir koyunun aniden yön değiştirmesini görmek zor" dedi. "Fakat tüm sürü iyi tanımlanmış bir dalga olarak hareket ediyorsa, yön değiştiren tek bir koyun oldukça fark edilir hale gelir."
GÖRMEK: BMW, tedarik zinciri verimliliğini artırmak için kuantum bilişimi araştırıyor
Bu yeni teknikle bilim adamları, kuantum bilgisinin varlığını, çekirdek bulutunda tek bir kübit dönüşü görecek kadar yüksek hassasiyet seviyeleriyle "ters çevrilmiş kuantum biti" olarak tespit edebildiler. Artık çekirdek bulutunu kontrol etme potansiyelinden yararlandıklarına göre, araştırmacılar bir sonraki adımın bir kuantum noktasından bir kübitin gerçek depolanmasını ve geri alınmasını göstermek olacağını söyledi.
Cambridge Üniversitesi'nde araştırma görevlisi olan eş-ilk yazar Dorian Gangloff, "Bu adım, kuantum interneti gerçekleştirme yolunda önemli bir yapı taşı olan ışığa bağlı bir kuantum belleği tamamlayacak" dedi.
Bulgular muhtemelen dünyanın dört bir yanındaki kuantum iletişim fizikçileri tarafından coşkuyla karşılanacak. ABD kısa süre önce kuantum interneti gerçekleştirmek için adım adım bir strateji yayınlarken, Çin uydu destekli kuantum ağlarında yeni rekorlar kırıyor. AB ayrıca 2018'de kuantum internet için bir strateji geliştirmek üzere Kuantum İnternet İttifakını kurdu.
