Günümüz internetinin temelini oluşturan altyapıyla, standart fiber optik kablolar üzerinden kuantum sinyallerinin başarıyla iletilmesi, kuantum internetinin hayata geçirilmesi yolunda önemli bir adım olarak değerlendiriliyor.
Bilim dünyasında yayımlanan bir araştırmaya göre, araştırmacılar özel olarak tasarlanmış bir kuantum çipi kullanarak, kuantum verisini standart optik bir sinyalin yanına yerleştirip mevcut ticari altyapı üzerinden iletmeyi başardı.
Bu çığır açan gelişme, kuantum verisinin günümüzdeki geniş bant ağlarının temelini oluşturan aynı iletişim standardı olan İnternet Protokolü (IP) üzerinden ilk kez gönderildiğini gösteriyor. Sonuçlar, kuantum iletişiminin özel altyapılara ihtiyaç duymak yerine, halihazırda kullanılan ağlar üzerinde çalışabileceğini işaret ediyor.
Araştırmanın kıdemli yazarlarından ve önemli bir üniversitede malzeme bilimi ve elektrik mühendisliği profesörü olan bir bilim insanı, yaptığı açıklamada, önceki deneylerin laboratuvar ortamına özel veya uzmanlaşmış altyapılar gerektirdiğini, ancak bu yeni yaklaşımın kuantum iletişimini ilk kez gerçek dünya ağlarına entegre ettiğini belirtti.
Kuantum çipi, kuantum sinyallerinin ve klasik sinyallerin aynı fiber optik kablolar üzerinden standart internet protokolleri kullanılarak birlikte seyahat etmesini sağlıyor.
Neden Mevcut İnternet Kuantum Verisi Gönderemiyor?
Kuantum verisi, kuantum bilgisinin temel birimi olan kübitler (qubit) tarafından taşınır. Klasik bilgisayar bitlerinin yalnızca 0 veya 1 olabildiği durumlarda, kübitler hem 0 hem de 1 durumunda aynı anda bulunabilir (süperpozisyon).
Kübitler ayrıca birbirleriyle 'dolaşık' hale gelebilir, yani aralarındaki mesafe ne olursa olsun birinin durumu diğerinin durumuyla yakından ilişkilidir. Bu özellikler, kuantum bilgisayarlarının geleneksel bilgisayarların çok ötesinde, sıralı yerine paralel hesaplamalar yapmasına olanak tanır.
Ancak bu özellikler aynı zamanda kuantum verisini oldukça hassas hale getirir. Kuantum durumları, gözlemlendiğinde veya ölçüldüğünde çöker, bu da kuantum bilgisini yönetmeyi son derece zorlaştırır. Klasik internette, trafik ağ üzerinden hareket ederken bilgiyi okuyup yorumlayan yönlendiriciler tarafından yönetilir. Bu, iletilen veriyi yok etmeden kuantum parçacıklarıyla yapılamaz çünkü süperpozisyon, gözlemlendiği anda çöker.
Q-Chip Nasıl Çalışıyor?
Kuantum-klasik hibrit interneti fotonik aracılığıyla ifade eden Q-Chip (Kuantum Çip), bu zorluğun üstesinden gelmek için her kuantum sinyalini, fiber optik lazer darbesine kodlanmış yönlendirme ve zamanlama bilgilerini içeren bir klasik "başlık" ile eşleştiriyor.
Bu bilgi ağ üzerinden seyahat ederken, paket bilgilerini okuyarak internet trafiğini yönlendiren yönlendiriciler tarafından incelenir. Yönlendiriciler, verinin nereye gitmesi gerektiğini ve oraya nasıl ulaşacağını belirlemek için başlığı kullanır.
Klasik ve kuantum sinyallerinin senkronize bir darbe halinde birlikte seyahat etmesini sağlayarak, çip yönlendiricilerin kuantum sinyaliyle etkileşimde bulunmadan veya onu bozmadan başlığın navigasyon bilgilerini okumasına olanak tanır. Bu, her ikisinin de standart IP protokolleri aracılığıyla birlikte seyahat etmesini sağlar.
Araştırmacılar daha önce kuantum verisinin standart fiber optik kablolar üzerinden, hatta aynı dalga boyu bandındaki klasik verilerle birlikte iletilebileceğini göstermiş olsa da, bu son çalışma kuantum sinyallerinin canlı, gerçek dünya altyapısında standart IP kullanılarak ilk kez iletildiğini belirtiyor.
Bu durum, ayrı bir kuantum ağı ihtiyacını ortadan kaldırdığı için, bir kuantum internetinin kurulumunu ve ölçeklendirilmesini önemli ölçüde kolaylaştırıyor.
Araştırmacı, klasik "başlıklar" kuantum verisine eklenerek, Q-Chip'in kuantum sinyallerini, geliştirilmiş klasik fotonik cihazlar, sistemler ve altyapı kullanarak, hassas kuantum durumlarını bozmadan yönlendirebildiğini ve yönetebildiğini söyledi. Bu da mevcut internet mimarisine uyan kuantum iletişiminin ilk pratik gösterimi oluyor.
Sistemi test etmek için ekip, bir telekomünikasyon şirketi tarafından işletilen 1 kilometrelik ticari fiber hattı kullanarak bir sunucu ve bir alıcı düğümü arasında basit bir bağlantı kurdu.
Klasik başlık ve kuantum sinyali çevresel parazitlere benzer şekilde tepki verdiği için, ekip kuantum durumunu bozmadan gürültüyü düzeltmek için klasik sinyali kullanabildi. Bu, verinin hedefe sağlam bir şekilde ulaşmasını sağladı.
Pilot kurulum küçük ölçekli olsa da, araştırmacılar bunun, özellikle Q-Chip silikondan yapılıp mevcut süreçler kullanılarak üretildiği için kitlesel üretime uygun hale geldiği göz önüne alındığında, kuantum cihazlarını birbirine bağlayacak tam ölçekli bir kuantum interneti için temel bir adım olduğunu düşünüyor.
Önümüzdeki 5-10 yıl içinde, bir kuantum internetinin erken aşamalarının muhtemelen yerel ağlara ve/veya metropol ölçekli kuantum internetine odaklanacağını belirten araştırmacı, uygulamaların güvenli iletişim, kuantum bilgisayarlarını birbirine bağlama ve ultra hassas navigasyon veya zamanlama gibi dağıtılmış kuantum algılama alanlarında olabileceğini ekledi.
