Çağ atlatacak yeni buluş: Kuantum ışınlama ile veri transferi gerçek oldu!

Donanımhaber'in aktardığına göre, kuantum bilgisayarlar, bilim dünyasında devrim yaratabilecek potansiyele sahip olsa da, henüz büyük ölçekli kullanım için birçok teknik zorluğun aşılması gerekiyor. Ancak Oxford Üniversitesi’nden araştırmacılar, bu alanda önemli bir eşiği aşmış olabilir. Nature dergisinde yayımlanan makaleye göre bilim insanları, iki kuantum bilgisayarı arasında kuantum ışınlama yoluyla veri aktarımı gerçekleştirmeyi başardı.

MESAFELER ÖNEMİNİ YİTİRİYOR

Deneyde, iki kuantum bilgisayar yaklaşık iki metre arayla yerleştirildi. Ancak araştırmacılar, teorik olarak mesafenin bir önemi olmadığını belirtiyor. Kuantum dolanıklık sayesinde, dünya çapında veya hatta gezegenler arası bir kuantum ağının mümkün olabileceği düşünülüyor.

Bu ilerleme, kuantum bilgisayarların ölçeklenebilirliği konusunda büyük bir adım anlamını da taşıyor. Geleneksel bilgisayarlar transistörleri kullanırken, kuantum bilgisayarlar qubit (kübit) adı verilen birimler üzerinden çalışıyor.

Kübitler, klasik bilgisayarların ikili (1 ve 0) sisteminden farklı olarak, aynı anda birden fazla durumu temsil edebiliyor. Bu özellik, özellikle karmaşık hesaplamalar için devrim niteliğinde. 

Ancak günümüz kuantum bilgisayarları, büyük ölçekli hesaplamalar için hâlâ yeterli sayıda kübit ve yeterli düzeyde düşük hata oranları içermiyor.

Bu yüzden araştırmacılar, birden fazla kuantum bilgisayarı birbirine bağlayarak daha büyük bir sistem oluşturma fikri üzerinde çalışıyor. Geleneksel bilgisayarlardaki dağıtık hesaplama sistemine benzer bir yaklaşımla, kübitleri farklı makinelerde bir araya getirerek daha güçlü hesaplama sistemleri kurmak mümkün olabilir.

YENİ İLETİŞİM BAĞI: KUANTUM DOLANIKLIK

Geleneksel bilgisayarlar, veri iletişimi için elektrik sinyalleri veya kablosuz ağları kullanıyor. Ancak kuantum bilgisayarlar, klasik veri iletişim yöntemleriyle doğrudan haberleşemiyor. Bunun yerine kuantum dolanıklık (entanglement) adı verilen bir fenomen kullanılıyor.

Kuantum dolanıklık, iki kuantum nesnesinin birbiriyle gizemli bir bağ kurmasını ifade eder. Bir nesnenin durumu ölçüldüğünde, dolanık olduğu diğer nesne de anında aynı durumu alır.

Şimdi bunu kuantum hesaplama sistemleri üzerinden düşünürsek, bahsettiğimiz yetersiz kübit sayısına iki veya çok daha fazla sistemi dolanık hale getirerek aşabileceğimizi görürüz.

Böylesi bir kuantum ağı, daha karmaşık programları ve işlemleri yürütmek için gerekli ekstra kübitleri sağlayabilir. Ayrıca, dolanık veriler daha doğru hesaplamalar yapılmasını sağlar. Bilginin bir kuantum bilgisayardan okuyup yorumlayabileceğimiz geleneksel bir makineye aktarılması daha yüksek bir hata oranı sunar; bu, hata oranı uzunca bir süredir engel oluşturuyor.

YÜZDE 70 DOĞRULUK PAYI

Bilim insanları bahsettiğimiz atılımı gerçekleştirmek için iki metrelik bir optik kabloyla birbirine bağlanan iki iyon tuzağı oluşturdular. Her tuzakta bir stronsiyum ve bir kalsiyum iyonu bulunuyordu. Kalsiyum iyonları hafıza birimi olarak işlev görürken, stronsiyum iyonları kuantum ağının arayüzü görevini üstlendi. Optik kablodan gönderilen lazerler, fotonlar aracılığıyla dolanıklık sürecini başlattı.

Araştırmacılar, deney sırasında her lazer atışında dolanıklığın başarıyla gerçekleşmediğini ancak başarısız denemelerin iyonların durumunu bozmadığını keşfetti. Bu sayede deney, yeniden başlatılmadan defalarca denenebildi.

Ayrıca, dolanıklık başarıyla sağlandığında ölçülebilir bir foton yayılımı meydana geldi. Bu, bilim insanlarına dolanıklığın başarıyla gerçekleştiğini gösteren önemli bir ipucu sundu.

Deneyin ilerleyen aşamalarında, bilim insanları kuantum ışınlama kullanarak Grover algoritmasını test etti. Yapılan analizlerde, kuantum ağı yüzde 70 doğruluk oranı ile başarılı hesaplamalar gerçekleştirdi. 

Araştırmacılar, hata oranlarının kuantum ışınlamadan değil, yerel donanım işlemlerinden kaynaklandığını belirtti. Ticari kuantum donanımlarıyla daha yüksek doğruluk oranlarının mümkün olduğu düşünülüyor.

KUANTUM AĞLARI VE GELECEKTEKİ YERİ

Bu gelişme, gelecekte kuantum internet olarak adlandırılan ultra güvenli ve yüksek kapasiteli ağların temelini oluşturabilir. Kuantum bilgisayarlar arasında hatasız veri aktarımı sağlamak kriptografi, yapay zeka, büyük veri analizi ve ilaç keşfi gibi birçok alanda devrim yaratabilir.

Ancak bu teknolojinin önünde bazı engeller bulunuyor. Her ne kadar mesafe kavramı teorik olarak ortadan kalksa da, mevcut deneyler optik kablolarla sınırlı. Uzun mesafelerde fiber optik altyapının kuantum gürültüsü nedeniyle ne kadar etkili olabileceği belirsizliğini koruyor.

KUANTUM IŞINLAMA NEDİR?

Kuantum ışınlama, kuantum dolanıklık adı verilen bir fizik olgusuna dayanıyor. Dolanıklık, iki parçacığın birbirinden uzakta olmalarına rağmen aynı anda birbirlerinin durumunu etkileyebilmesi anlamına geliyor. 

Bu yöntemle, bir parçacığın kuantum durumu başka bir parçacığa aktarılabilir. 

Ancak, burada fiziksel bir parçacığın transferi söz konusu değil; bilgi, dolanıklık sayesinde bir noktadan diğerine taşınır.