Kuantum Işınlanmasında Üçüncü Boyut

Kuantum fiziğinde önemli bir adım daha gerçekleşti. Bilim insanları ilk kez bir kütriti ışınlayarak kuantum ışınlama alanında çok önemli bir adım daha attılar ve ilk kez bir fotonun üç ayrı kuantum durumunu ışınlamayı başardılar.

Işınlama deyince aklınıza tabi ki ilk olarak bilim kurgu filmleri gelmemeli. Kuantum ışınlamada bir canlının ışınlanması değil sadece parçacığın kuantum durumunun ışınlanması söz konusudur. Kuantum bilgilerin ışınlanması ise kuantum dolaşıklık ismi de verilen bir olgu sayesinde mümkün olmaktadır. Bu dolaşıklığına kuantum parçacıkları veya bu parçacık grupları arasında olan karşılıklı bir bağlantı olması durumuna denir. Bunun sayesinde fiziksel olarak aralarında ne kadar mesafe olsa da benzer özellikler göstermektedirler. Bu iki dolaşık durumdaki parçacığın birinde ölçüm yapıldığında, dolaşık ikizin durumu da bu ölçümden etkilenmektedir. Bu nedenden dolayı bu duruma Albert Einstein tarafından “hayaletimsi etki” ismi verilmiştir.

Bu çalışma iki farklı grup tarafından ve birbirlerinden tamamen bağımsız bir şekilde gerçekleştirildi. Çinli fizikçi Guang-Can Gou ve Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesindeki meslektaşlarının 2019’un Nisan ayında yayınlanan çalışmalarından sonra, haziran ayında da Avustralyalı bilim insanları benzer sonuçlara ulaştıklarını açıkladılar. Avustralya Bilimler Akademisi uzmanı Anton Zeilinger ve Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi uzmanı Jian-Wei Pan de deneylerinin sonuçlarını Physical Review Letters’da yayınladı.

Kuantum Bilgisayarlar

Bildiğimiz üzere bilgisayar biliminde bit olarak isimlendirilen en küçük veri birimleri iki şekilde olur ve bu durumdan sadece biri olabilir, bunlar 0 veya 1’dir. Kuantum bilgisayarlarda ise daha farklı bir işleyiş vardır. Bitlerin yerini aynı anda iki faklı durum alabilir yani hem 0 hem 1 durumunda olabilirler ve bunlara kubitler denir. Bu duruma ise süper pozisyon ismi verilir. Kütritlerde ise olaya üçüncü bir boyut daha eklenir. Yani bir verinin birimi aynı anda 0, 1 veya 2 olabilir.

Bu durum bilgisayarların işlem gücünde ve yeteneğinde tek bir seferde gönderilebilen veri boyutunda büyük bir artış anlamına geliyor. Bu bilgisayarlarının çok fazla miktarda bilgiyi daha kolay bir şekilde göndermesinin mümkün olduğunu kanıtlayan çalışmalar sayesinde bu bilgisayarlar ve kuantum iletişim alanında birçok olasılığın da önü açılmaktadır. Bunların başında ise bilgisayar korsanlarının saldırması mümkün olmayan çok daha güvenli interneti mümkün hale gelmesi geliyor.

Bu konudaki çalışmalar ve araştırmalar kubit düzeyinde 1990’dan bu yana devam ediyordu. 2012 yılında Avusturya’da çalışan bir grup fizikçi bilim insanları, enformasyon lazer kullanarak 143 km mesafeye ışınlayarak rekor kırmışlardı. 2016 yılında Kanada ve Çin’de yapılan deneylerde de fiber optik ağlar kullanılmıştı. 2017 yılında Pan Zeilinger ve meslektaş arkadaşları Çin’in Micius uydusunu kullanarak 7.600 kilometre uzağa dünyanın en uzun mesafeli iletişim deneyini gerçekleştirmişti. Yapılan deneylerde iki foton Avusturya ve Çin’e ışınlanmıştı.

Bu iki alandaki bilim insanları, fotonların durumlarına ilişkin bilgileri kullanarak çözülmesi çok zor veya imkânsız bir şifre oluşturdu ve güvenli bir video bağlantısı gerçekleştirdi. Bu teknikte oluşturulan şifreleme mektupların üzerine konulan balmumu mühür işlevi görmekteydi. Gerçekleştirilen herhangi bir müdahale anında anlaşılabiliyordu.