Bilim adamları, önceki rekorun neredeyse 40 katı olan 50 kilometreden fazla bir mesafedeki iki kuantum bellek hücresini birbirine bağlamayı başardılar.
Bu başarı, süper hızlı, ultra güvenli kuantum internet fikrini çok daha makul hale getiriyor.
Kuantum birleşmesi, kuantum dolaşıklığına veya Einstein'ın 'uzaktan ürkütücü eylem' olarak adlandırdığı şeye dayanır: iki parçacık, aynı yerde olmasalar bile, ayrılmaz bir şekilde birbirine bağlı ve birbirine bağımlı olduğunda.
Kuantum bellek, klasik hesaplamalı belleğin kuantum eşdeğeridir – kuantum bilgisini saklama ve uzun süre saklama yeteneği – ve kuantum bilgisayarların gerçekten pratik ve kullanışlı olduğu aşamaya geleceksek, bu belleğin çalışması için gerekli.
Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden ekip lideri Jian-Wei Pan, “Bu çalışmanın ana anlamı, kuantum bellek arasındaki [optik] fiberdeki dolaşıklık mesafesini bir şehir ölçeğine kadar genişletmektir,” dedi.
Fotonik (ışık) parçacıklarının dolanmasına gelince, bunu geçmişte boş uzayda ve uzun mesafelerde optik fiberlerde ele aldık, ancak kuantum belleğin eklenmesi süreci çok daha zor hale getiriyor. Araştırmacılar, bunun için farklı bir yaklaşım benimsemenin daha iyi olabileceğini düşünüyor: atomların düğüm olduğu ve fotonların mesajlar ilettiği ardışık düğümlerde bir atom ve bir fotonu dolaştırmak.
Doğru düğüm ağıyla, kuantum internet için yalnızca fotonların kullanıldığı saf kuantum dolaşıklıktan daha iyi bir temel sağlayabilirsiniz.
Bu deneyde, iki blok kuantum bellek, düşük enerji durumuna soğutulmuş rubidyum atomlarıydı. Dolaşık fotonlarla ilişkilendirildiklerinde, her biri sistemin bir parçası olur.
Ne yazık ki, bir fotonun ne kadar uzağa gitmesi gerekiyorsa, bu sistemin bozulma riski de o kadar yüksek, bu yüzden bu yeni rekor bu kadar etkileyici.
Anahtar, dolanma sırasında fotonik bağlantı kayıplarını azaltmak için çalışan, rezonatör amplifikasyonu adı verilen bir tekniktir.
Basitçe söylemek gerekirse, kuantum belleğin atomlarını özel halkalara yerleştirerek, belleğe müdahale edebilecek ve belleği yok edebilecek rastgele gürültü azaltılır.
Rezonatörün büyütülmesiyle elde edilen bağlı atomlar ve fotonlar bir düğüm oluşturur. Fotonlar daha sonra telekomünikasyon ağları üzerinden iletim için uygun bir frekansa dönüştürülür – bu durumda, bir şehir büyüklüğünde bir telekomünikasyon ağı.
Bu deneyde, atomların düğümleri aynı laboratuvardaydı, ancak fotonların yine de 50 km'den daha uzun kablolar boyunca hareket etmesi gerekiyordu. Aslında atomları daha fazla ayırmada sorunlar var, ancak bir kavram kanıtı var.
Araştırmacılar yayınlanan makalelerinde, “Muazzam ilerlemeye rağmen, şu anda iki düğüm arasında ulaşılabilen maksimum fiziksel mesafe 1.3 km ve daha uzun mesafelerle ilgili sorunlar devam ediyor” şeklinde açıklıyor.
“Deneyimiz, atomik kuantum ağının işlevsel bir bölümünü oluşturacak ve birçok düğümde ve çok daha uzun mesafelerde atomik dolanmanın yolunu açacak olan eşit mesafelerle fiziksel olarak ayrılmış düğümlere genişletilebilir.”
İşte o zaman işler gerçekten ilginçleşiyor. Kuantum bellek, klasik fizikte bilgisayar belleğinin eşdeğeri olabilirken, kuantum sürümü çok daha fazlasını yapabilmelidir – bilgileri daha hızlı işleyebilmeli ve mevcut bilgisayarlarımızın kapsamı dışındaki sorunları çözebilmelidir.
Bu verilerin aktarımı söz konusu olduğunda, kuantum teknolojisi, uzun mesafelerde güvenilir bir şekilde çalışabilmemiz koşuluyla, fizik kurallarını kullanarak aktarım hızını artırmayı ve veri aktarımının güvenliğini sağlamayı vaat ediyor.
Araştırmacılar, “Uzaktaki kuantum işlemcileri bağlayan kuantum İnternet, dağıtılmış kuantum hesaplama gibi bir dizi çığır açan uygulamayı etkinleştirmelidir” diye yazıyor. “Uygulanması, uzak kuantum hafızaları arasındaki uzun mesafeli iletişime dayanacak.”
Çalışma Nature dergisinde yayınlandı.
Kaynaklar: Fotoğraf: Gerd Altmann / Pixabay
