Pensilvanya Üniversitesi mühendisleri, gerçek dünyada standart bir internet bağlantısı ve fiber optik kablolar üzerinden kuantum sinyallerini başarıyla iletmeyi başardı. Mevcut internet sistemlerini kullanarak kuantum interneti teoriden gerçeğe taşıyan araştırmacılar, çalışmalarını Science dergisinde yayımladı.
Kuantum sinyalleri, kuantum dolanıklıklarını kaybedip okunamaz hale gelmeden ölçülemeyecek kadar zayıf olmalarıyla bilinir. Ancak mühendisler, bu sinyalleri standart IP sinyallerinin bulunduğu yoğun internet altyapısı üzerinden iletebilmeyi başardı.
Bu iletim, Pensilvanya Üniversitesi'nin geleneksel ve kuantum sinyallerini internet üzerinden koordine etmek için geliştirdiği silikon çip olan "Q-Chip" sayesinde mümkün oldu. Kuantum-Klasik Hibrit İnternet ile Fotonik anlamına gelen Q-Chip, standart ve kuantum sinyallerini bir araya getirerek bir şehrin fiber optik internet hatlarında başarılı bir şekilde gönderilebilen bir paket haline getiriyor. Çip, bu bağlı sinyalleri hem gönderebiliyor hem de alabiliyor, ayrıca kuantum bağlantılı sinyalleri ölçmeden gürültüyü otomatik olarak düzeltebiliyor.
Kuantum bilgisayarlar, geleneksel bilgisayarlardan tamamen farklı bir alandır. Normal bilgisayarlar hesaplamaları yapmak için transistörler, bitler ve elektronlar kullanırken, kuantum bilgisayarlar kübitler (qubit) kullanarak çalışır ve kuantum dolanıklığından faydalanır. Bu sayede kübitler, 0, 1 ve bu iki durum arasındaki sayısız varyasyonu temsil edebilir.
Ancak kuantum dolanıklığı ile çalışmak oldukça zordur, çünkü ölçülen kuantum sinyalleri kuantum özelliklerini kaybeder. Bu durum, kuantum sinyallerini bir internet bağlantısı üzerinden göndermeyi son derece güçleştirmektedir.
Projede yer alan bir doktora öğrencisi, "Normal ağlar, veriyi nihai hedefine yönlendirmek için ölçer. Saf kuantum ağlarında bunu yapamazsınız çünkü parçacıkları ölçmek kuantum durumunu yok eder" açıklamasında bulundu.
Bu sorunu çözmek için Q-Chip, kuantum sinyalini ışık tabanlı standart bir internet sinyaliyle tren benzeri bir kombinasyonda eşleştiriyor. Standart internet sinyali yönlendirme motoru gibi işlev görürken, kuantum sinyali kargo gibi yanında taşınıyor ve internet bağlantısının hiçbir ucundan ölçülmüyor. Bu ilişki aynı zamanda gürültüyü düzeltmeye de yardımcı oluyor; hem gönderen hem de alan Q-Chip standart sinyalin ne olması gerektiğini bildiği için, ışık tabanlı sinyali hata düzeltmesi yapabilir ve kuantum sinyalini de nasıl düzelteceğini çıkarabilir.
Projenin kıdemli yazarı, "Entegre bir çipin, Verizon gibi canlı bir ticari ağda kuantum sinyallerini yönetebildiğini ve bunu klasik interneti çalıştıran aynı protokolleri kullanarak yaptığını göstererek, daha büyük ölçekli deneylere ve pratik bir kuantum internetine doğru önemli bir adım attık" dedi.
Q-Chip sistemi, teorik olarak üniversitenin bulunduğu Philadelphia'daki Verizon fiber optik ağı boyunca ve diğer metropol alanlarındaki internet altyapısının herhangi bir yerinde çalışabilir. Şehirler arası veya daha uzak mesafeler arası kuantum internet bağlantılarını kolaylaştırmak için gerekli olan kuantum sinyallerini uzun mesafeler boyunca tekrarlamayı başarmak için daha fazla araştırma gerekecektir.
Kuantum bilgisayarlar gerçek dünyada giderek daha fazla önem ve kullanışlılık kazanırken, mevcut internet altyapısı üzerinden kuantum sinyallerinin gönderilmesini sağlayan bu araştırma son derece değerlidir. Kuantumun geleceği belirsizliğini korusa da, hükümetler ve şirketler bu teknolojinin gerçek dünya uygulamalarında kullanılmasını ilk sağlayan olmak için sürekli çalışıyor.
