Şubat 2020'de, ABD Enerji Bakanlığı'nın Argonne Ulusal Laboratuvarı ve Chicago Üniversitesi'ndeki bilim adamları, kuantum dolanıklığını başardıklarını keşfettiler – iki küçük parçacığın davranışları birbirine bağlı hale gelir, böylece durumları aynı olur – bu, kuantum ile 83.7 km'lik bir ağda gerçekleşti. Chicago banliyölerinde döngüler.
Kuantum mekaniğine aşina bir bilim adamı değilseniz – yani, özellikle çevremizdeki görebildiğimiz dünyadan farklı olan en küçük gerçeklik ölçeğindeki madde ve enerjinin davranışına – aşina değilseniz, tüm bu yaygara neyle ilgili olduğunu merak ediyor olabilirsiniz.
Araştırmacıların keşfi, önümüzdeki birkaç on yıl içinde İnternet'in yeni ve çok daha güçlü bir versiyonunun geliştirilmesinde önemli bir adım olabilir. Modern ağın kullandığı ve yalnızca 0 veya 1 olarak ifade edilebilen bitler yerine, gelecekteki kuantum İnternet, sonsuz sayıda değer alabilen kuantum bilgisinin kübitlerini kullanacaktır. (Bir kübit, bir kuantum bilgisayar için bir bilgi birimidir.)
Bu, kuantum internete daha fazla bant genişliği verecek ve ultra güçlü kuantum bilgisayarları ve diğer cihazları bağlamasına ve sahip olduğumuz internet ile mümkün olmayan uygulamaları çalıştırmasına izin verecektir.
Okuldaki spintronik ve kuantum bilgisi profesörü David Aushalom, “Kuantum İnternet, bilgisayarların, ağların ve sensörlerin temelde yeni bir şekilde bilgi alışverişinde bulundukları, algılama, iletişim ve hesaplamanın bir arada çalıştığı kuantum ekosisteminin platformu olacak” diye açıklıyor. Chicago Üniversitesi'nden Pritzker ve kuantum döngü projesini yöneten Argonne'da kıdemli bir araştırmacı tarafından Moleküler Mühendisliği.
Kuantum İnternet nedir?
Öyleyse neden ona ihtiyacımız var ve o ne yapıyor? Yeni başlayanlar için, kuantum internet bugün sahip olduğumuz normal internetin yerini alamaz. Aksine, ona bir ektir. Mevcut internete müdahale eden bazı sorunların üstesinden gelebilir. Örneğin, kuantum internet, bilgisayar korsanlarına ve siber suçlulara karşı daha fazla koruma sağlayacaktır. Şu anda, New York'taki Alice internet üzerinden Kaliforniya'daki Bob'a bir mesaj gönderirse, bu mesaj aşağı yukarı kıyıdan kıyıya düz bir çizgide ilerler. Yol boyunca, mesajı taşıyan sinyaller bozulur; tekrarlayıcılar sinyalleri okur, yükseltir ve hataları düzeltir. Ancak bu süreç, bilgisayar korsanlarının mesajı 'kırmasına' ve mesajı kesmesine izin verir.
Kuantum mesajlaşmasında bu sorun yok. Kuantum ağları, siber saldırılara karşı bağışık olan mesajlar göndermek için hafif foton parçacıkları kullanır. Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda araştırmacı olan Ray Newell'e göre, matematiksel karmaşıklığı kullanarak bir mesajı şifrelemek yerine, kuantum fiziğinin özel kurallarına güveneceğiz. Kuantum bilgisiyle, 'onu kopyalayamaz ya da bölemezsiniz ve değiştirmeden ona bakamazsınız bile.' Aslında, Wired log'un da belirttiği gibi, mesajı kesmeye çalışmak mesajı yok eder. Bu, her şeyi bugün mevcut olandan çok daha güvenli hale getirir.
Baton Rouge Louisiana Eyalet Üniversitesi'nde bir araştırmacı olan Sumit Khatri, “Kuantum internet kavramını anlamanın en kolay yolu, kuantum ışınlanma konseptidir” diyor. O ve meslektaşları, Teknolojiye Genel Bakış makalesinde açıklandığı gibi, uyduların sürekli olarak Dünya yüzeyine dolaşık fotonlar yayınlayacağı uzay tabanlı kuantum İnternet olasılığı üzerine bir makale yazdı.
Khatri, “Kuantum ışınlaması, bilimkurgu filmlerinde gördükleri açısından bilim adamı olmayanların aklının bulabileceği gibi değildir” diyor. Kuantum ışınlamada, iletişim kurmak isteyen iki kişi birbirine dolanmış bir çift kuantum parçacığı paylaşıyor. Ardından, bir dizi işlem yoluyla, gönderici herhangi bir kuantum bilgisini alıcıya gönderebilir (bu, ışık hızından daha hızlı yapılamasa da). Dünyanın dört bir yanındaki insan çiftleri arasındaki bu paylaşılan karmaşa koleksiyonu, temelde kuantum İnternet'i oluşturur. Ana araştırma sorusu, bu dolaşık çiftlerin dünya çapında dağılmış insanlar arasında en iyi nasıl dağıtılacağıdır. '
Cosmos dergisine göre, bu büyük ölçekte yapılabildiğinde, kuantum İnternet o kadar şaşırtıcı derecede hızlı hale gelecek ki, uzak saatler bugün mevcut olan en iyi atom saatlerinden yaklaşık bin kat daha doğru senkronize edilecek. Bu, GPS navigasyonunu bugün olduğundan çok daha doğru hale getirecek ve Dünya'nın yerçekimi alanını, bilim adamlarının yerçekimi dalgalarının titreşimini fark edebilecekleri ayrıntıda gösterecektir. Ayrıca, fotonların Dünya üzerindeki uzak görünür ışık teleskoplarından ışınlanmasına ve onları dev bir sanal gözlemevine bağlamasına da izin verebilir.
Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda kuantum bilgi bilimi ekip lideri Nicholas Peters, “Diğer yıldızların etrafındaki gezegenleri potansiyel olarak görebilirsiniz” diyor.
Kuantum İnternet kurmanın sorunları.
Ancak bunların herhangi biri gerçekleşmeden önce, araştırmacılar kuantum İnternet'i nasıl kuracaklarını bulmalılar ve kuantum mekaniğinin tuhaf doğası göz önüne alındığında, bu kolay olmayacak. Peters, “Klasik dünyada, bilgiyi kodlayabilir ve saklayabilirsiniz ve yok olmaz” diyor. “Kuantum dünyasında, bilgiyi kodluyorsunuz ve neredeyse anında bozulmaya başlıyor.”
Diğer bir sorun da, kuantum bilgisine karşılık gelen enerji miktarı gerçekten küçük olduğu için, onu dış dünya ile etkileşime girmesini engellemenin zor olmasıdır. Newell, bugün “çoğu durumda, kuantum sistemleri yalnızca çok düşük sıcaklıklarda çalışıyor” diyor. “Bir başka alternatif de boşlukta çalışmaktır.”
Newell, bir kuantum internet işlevi oluşturmak için henüz geliştirilmemiş türden donanıma ihtiyacımız olduğunu söylüyor. Bu nedenle, kuantum İnternet'in tam olarak ne zaman başlatılacağını söylemek zor, ancak bazı bilim adamları bunun 2030 gibi erken bir zamanda gerçekleşebileceğini öne sürüyor.
