Farklı Maddeler Arasında Kuantum Veri Transferi İlk Kez Gerçekleştirildi!

Bilim insanları fotonları kullanarak soğuk atomik gaz ve katı kristal arasında kuantum bilgi aktarımı sağladılar. Bu gelişme, kuantum bilgisayar teknolojisi ve kuantum internet çalışmaları için büyük bir adım.

İspanya'daki Fotonik Bilimler Enstitüsüne (The Institut de Ciències Fotòniques) göre, bunun gibi hibrit bir sistem, düğümlerin (İng: "node") sağladığı her türden yararı birleştecektir. Nicolas Maring, konu hakkında şunları söylüyor:

Bu sanki iki farklı dil konuşan düğümler olması gibi. Aralarında iletişimi sağlamak için tek fotonun özelliklerini dönüştürmek gerekli. Böylece bütün bilgi verimli bir şekilde bu farklı düğümler arasında aktarılabilir.

Farklı dalga boylarında ve bant genişliklerinde faaliyet gösterdiklerinden daha önce hiç kimse iki farklı düğüm arasında kuantum bilgi geçişini başaramadı.

Fotonu, aralarında parazit olmadan ve yeterince güçlü bir sinyalle aktarmak inanılmaz derecede zorlu bir işlemdir. Araştırmacılar bu deneyi yaparken kübitlerle iletişimde ve parazit önlemede uygun olan, fakat kübitlerin birbirleriyle etkileşiminde o kadar başarılı olmayan time-bin encoding (zaman-kutu şifreleme) yöntemini kullandılar.

Lazerle soğutulmuş rubidyum atom bulutuyla işe başladılar. Bu bulut, çok dar bant genişliği ve 780 nanometre dalga boyu olan tek fotonda şifrelenmiş bir kübit üretmektedir. Bu, daha sonra dalga boyu 606 nanometreye dönüştürülerek başarıyla alıcı düğüme, yani praseodim ile katkılanmış bir kristale geçirildi.

Gönderici ve alıcı düğümler arasında, foton tekrar 1552 dalga boyuna dönüştürüldü. Bu işlemin amacı deneysel şebekeyi günün birinde mevcut telekomünikasyon altyapımıza entegre edebilmeyi sağlamaktı. Kübit 2,5 mikrosaniye civarında tutuldu ve aslına uygun olarak geri alındı.

Süperpozisyon konumunda olabilen bu kübitler kuantum hesaplamanın yapı taşıdır. Normal bilgisayar bitleri ise bildiğiniz üzere ya 1 ya da 0 durumunda bulunmak zorundadır.

Bu kübitleri güvenilir ve başarılı bir şekilde nasıl manipüle edeceğimizi bir kez çözersek bu, işlemlerde büyük bir sıçrama sağlayacaktır. Daha çok yolumuz var ama artık mevcut kablolar ile verimli bir şekilde veri gönderecek hibrit kuantum bilgisayarlar yapmanın mümkün olduğunu biliyoruz. Farklı düğüm çeşitleri şifreleme ve depolama gibi farklı görevlerde daha iyi olduğu için, hibrit şebekeler kuantum hesaplamayı tüm gücüyle kullanıp kontrol etmeyi amaçlayan daha ileri çalışmalar için önemli bir yol. Araştırmacılardan Hugues de Rietmatten, durumu şöyle açıklıyor:

Farklı işlev ve yararları olan kuantum düğümler ile gönderici kuantum bitleri aralarındaki tekli fotonlar vasıtasıyla bağlantılandırmak, hibrit kuantum şebekelerin geliştirilmesinde önemli bir kilometre taşını temsil ediyor.