Hollanda’daki Delft Üniversitesi’ndeki QuTech Enstitüsü’nden bilim adamları, kuantum hesaplama alanında önemli bir atılım gerçekleştirdi. Bilgiyi kuantum bir şekilde ışınlamayı başardılar ve gelecekteki bir kuantum İnternet’in yolunu açtılar.
Kuantum hesaplama, sonsuz potansiyel
Her şeyden önce, kuantum hesaplamanın klasik hesaplamadan tamamen farklı olduğu anlaşılmalıdır, çünkü kuantum dünyasının, yani sonsuz küçüklüğün özelliklerini kullanır. Gerçekten de, temel parçacıklar, günlük hayatımızda deneyimlediğimiz gibi davranmazlar, bu nedenle araştırmacıların bilgisayar alanındaki özelliklerine ilgi duyarlar. Örneğin, aynı anda farklı durumlarda var olabilirler.
ESA, uzay enkazını kaldırabilen uzay aracına yatırım yapıyor
Bu teknolojinin potansiyelini fark etmek için kübitleri ve bitleri karşılaştırmak yeterlidir. Bitler, bilgi depolamak için klasik bilgisayarlar tarafından işlenir ve yalnızca 0 veya 1 olarak var olabilir. geleneksel muadillerinden daha karmaşıktır.
Şimdilik, kuantum hesaplama alanı hala emekleme aşamasındadır; ama ileriye doğru atılan her adım önemlidir çünkü bizi sonsuz olasılıklar dünyasına yaklaştırmaktadır. Sonunda, ancak ne zaman olduğunu bilmek imkansız, kuantum bilgisayarların mevcut süper bilgisayarları binlerce yıl alacak görevleri dakikalar içinde gerçekleştirebilmesi gerekiyor.
Üç düğümlü kuantum ağı
Bugün tartışılan ve dergide yayınlanan çalışmaya katılan Hollandalı araştırmacılar Doğa, 2021’de ilk üç düğümlü kuantum ağını geliştirdi ve deney için kullanılan aynı ağdı. Kuantum bilgisinin fiber optik tarafından taşınabileceğini bilmelisiniz, ancak fotonlar uzun mesafelerde kaybolur ve bu nedenle içerdikleri bilgiler de kaybolur. Bu nedenle bilginin kuantum ışınlanması ideal bir çözüm gibi görünüyor, ancak yine de onu uygulamada başarılı olmak gerekiyor.
QuTech’in üç düğümlü ağı tam olarak bağlı değil. Alice, Bob ve Charlie olarak adlandırılan üç düğümün her biri, birbirinden birkaç metre uzaklıkta ayrı bir laboratuvara yerleştirilmiş, elmasın ağ karbon atomlarındaki kusurlar olan nitrojen boşluk merkezlerinden yapılmış bir miktar bilgi içeriyor. Düğümlerden yalnızca biri, Bob, bitişik bir karbon atomundan tasarlanmış bir bellek kübiti içerir. Bob, Alice ve Charlie’ye bağlıdır, ancak aşağıdaki videoda açıklandığı gibi, son ikisi birbirine bağlı değildir:
Kuantum dolaşıklığı, bilginin ışınlanması için gerekli
Bir vericiden (Alice) bir alıcıya (Charlie) kuantum bilgisini ışınlamanın ilk adımı, ilgili kübitleri arasında dolaşıklık oluşturmaktır. Kuantum dolaşıklığı, iki parçacığın bağlantılı bir sistem oluşturduğu ve aralarındaki mesafeye bakılmaksızın birbirine bağımlı kuantum durumları sergilediği bir olgudur.
Böylece ikisi, kendilerine ait belirli durumlara sahip bireysel parçacıklar olmaktan çıkar ve tek dalga fonksiyonlu bir sistem haline gelir. Bunu başarmak için Alice, Bob ile bir dolaşma kurar ve onda meydana gelen herhangi bir hareket anında onun içinde tekrarlanır. O zaman Charlie ile bir ilişki kurma sırası Bob’dadır. Sonuç: Bob, Alice ve Charlie’nin birbirlerine bağlı değillerse aralarında bir dolaşma kurmalarına izin verir.
” Alice ve Charlie arasında bir dolaşıklık hazırlandıktan sonra ışınlanacak durum oluşturulur ve ardından yürütülür. Sonra sadece kuantum dünyasında mümkün olan bir şey olur: ölçümden sonra bilgi Charlie’nin tarafında kaybolur ve hemen Alice’in tarafında belirir. QuTech’te fizikçi ve çalışmanın baş yazarı Ronald Hanson açıklıyor.
Başka bir deyişle, bilgi, uzaydan veya fiberden geçmeden bir düğümden diğerine ışınlandı; bu şekilde, optik fiberde olduğu gibi yolda kaybolmaz ve çok güvenlidir, işlevsel bir ağ oluşturmak için gerekli bir unsurdur.
Bu diyagram, bilgi vericisi Alice’in ve alıcısı Charlie’nin, Bob sayesinde kuantum dolaşıklığı nasıl başardığını detaylandırıyor. Şema: Doğa
Büyük etkileri olan küçük bir adım
Bu, araştırmacıların kuantum ışınlanmasını ilk kez başardıkları değil. Beş yıl önce, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar, ışınlanma fotonları Dünya’dan Micius uydusuna, 1.400 kilometre yükseklikte yörüngede. Öte yandan, Hollandalı bilim adamları tarafından yürütülen bilginin kuantum ışınlanması bir ilktir ve çok daha karmaşıktır. Gerçekten de bize bir kuantum İnternet ağının nasıl görüneceğine dair bir fikir verebilir.
” Deneyin kalitesinin yanı sıra, üç düğüm ve çok ayrıntılı iletişim algoritmaları ile karmaşık bir kuantum iletişim konfigürasyonunun gösterilmesi, çok umut verici olan dolanıklık dağılımı ve kuantum iletişiminin ölçeklenebilir konfigürasyonlarına genişletilmesi için temel oluşturur. İspanyol Ulusal Araştırma Konseyi’nin (CSIC) Temel Fizik Enstitüsü’nde araştırmacı ve Inspiration-Q’nun kurucu ortağı García Ripoll, günlük gazeteye şöyle diyor: El Pais.
Şimdi bilim adamları, daha karmaşık protokollerin çalıştırılmasına ve aynı zamanda teknolojinin laboratuvar dışında kullanılmasına izin verecek olan bellek kübitlerinin sayısını artırmak istiyorlar. Tabii ki, bu ilerleme, en az on yıl boyunca gün ışığına çıkmaması gereken geniş bir kuantum ağının konuşlandırılmasına yönelik yalnızca ilk (küçük) adımdır, ancak hafife alınacak da değildir.
Kuantum İnternet hala çok uzaktaysa, uzmanlar zaten temsil ettiği olası tehlikelere hazırlanıyorlar. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri’nde bulunan Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST), gelecekteki kuantum siber saldırılarını önlemek için şimdiden kuantum gücü şifrelemesi üzerinde çalışıyor.