Son yıllardaki deneylerde bu etkileşim aralıkları git gide büyüdü. Örneğin Avusturyalı araştırmacı Anton Zeilinger ve takımı, birkaç yıl evvel parçacıkların çok uzak aralıklarda bile birbirine bağlı kaldıkları ve Albert Einstein’ın “hayali uzaktan etki” diye tanımladığı bu kuantum dolaşıklığını 144 kilometreye çıkarmaya başarmıştı.
Çin 16 Ağustos 2016’da yörüngeye bir “Kuantum uydusu” göndermişti. Hedef, dolaşıklığın aralığını artırarak ölçmekti. Çinli bilimciler, lazer ile dolaşık fotonları, ortalarında 1203 kilometrelik aralık bulunan iki alıcı istasyona gönderdi. (Satellite-based entlanglement distribution over 1200 kilometers, Science 16.6.2017) Ve ışık parçacıkları ortasında misal tesir saptadılar. Üstelik de fotonlar 500 kilometre yükseklikten dünyaya gönderilmişler ve uyduların durumlarına nazaran yer istasyonlarına dek 2000 kilometreyi geride bırakmışlardı.
KUANTUM İNTERNETİNİN TEMELİ
Tüm bunlar salt meraklı bir deneyin sonucu değil, bunun ardında somut çıkarlar da yatıyor.
Dolaşık bir fotonun her durum değişikliği başkasını de etkilediği için bilgiler (parçacıkların polarizasyonu) ışık süratiyle büyük aralıklara aktarılabiliyor. Bu da metodu “kırılması imkansız” hale getirerek muhtemel bir kuantum internetinin temelini mümkün kılıyor.
Gelecekte kuantum bilgisayarları da bu biçimde etkileşebilirler. Lakin bunun için birinci evvel kuantum irtibatının globalleşmesi gerekiyor. Dünya atmosferindeki bozucu tesirler, uzak aralıklarda, dolaşık durumda yalnızca çok az fotonun maksada ulaşmasına müsaade veriyorlar. Emsal sıkıntılar cam elyaf kablolarda yaşanıyor. Bu yüzden gelecekte uydulara geçilmek isteniyor.
Gerçekten bir kuantum uydusunda üretilen dolaşık fotonlar, atmosferin ötesindeki yollarının kıymetli bir kısmını bozulmadan tamamlıyorlar. Foton –ışık- çiftleri böylelikle birbirine 144 kilometreden daha büyük bir aralıkta yer alan yer istasyonlarına gönderildiklerinde, dolaşıklıklarını koruyorlar.
İşte Çinli bilim insanları bunu birinci defa başardılar. Jian-Wei Pan ve grubunun, kuantum bağlantısındaki bu fevkalâde muvaffakiyetleri Quess projesi (China’s Quantum Experiments at Space Scale/ Uzay Ölçeklerinde Kuantum Deneyleri) çerçevesinde, Çinli filozof Micius’un ismini alan uyduyla gerçekleştirilmiştir.
Araştırmacılar bilhassa de uydunun yüksek suratı üzere birkaç teknik zorlukları aşmak zorundaydılar. Bu yüzden de Çinli bilim insanlarının birkaç ay içinde yörüngeden uzak aralı başarılı bir dolaşıklık gerçekleştirmeleri, gerçek bir teknolojik atılım olarak kabul ediliyor.
NASIL OLDU?
Uydunun üzerinde kuantum deneyinin verici ünitesi bulunuyor. Bu verici, ışını bir ışın ileticisinden ve özel bir kristalden aktaran bir lazerden oluşuyor. Bu halde saniyede 5,9 milyon çift ve 810 nanometre dalga uzunluğunda dolaşık fotonlar üretiliyor. Her çift fotondan biri polarizasyon durumuyla kontaklı. Uyduya yerleştirilen teleskop çanaklarıyla, dolaşık lazer fotonlarının ışınları yer istasyonuna gönderiliyor. Deneyler sırasında Çin’de birbirinden 1.203 kilometre aralıkta yer alan üç alıcı istasyon hazırda bulunuyordu.
Jian-Wei Pan burada gelen fotonların nitekim de hâlâ dolaşık olup olmadığını yani bilgi aktarıp, aktaramadıklarını denetim etmiş. Sahiden de uydudan çıkan fotonların dolaşıklıkları korunarak yakalanabilmiş. Üstelik de fotonlar 500 kilometre yükseklikten dünyaya gönderilmelerine ve uyduların durumlarına nazaran yer istasyonlarına dek 2000 kilometreyi geride bırakmalarına karşın transfer, bilgilerin okunmasına yetecek kadar güçlüydü. Alışılmış bu sonucu elde etmek pek kolay olmadı.
Uydunun durumu yerdeki istasyonların durumundan kaydığı için, verici ve alıcı ünitelerinin bu hareketi mümkün olduğu kadar gerçek bir formda takip edip, dengelemeleri gerekiyordu. Ayrıyeten kozmik ışının, uydunun üzerindeki hassas aygıtlara ziyan vermemesini sağlamak üzere bir zorluğun da aşılması lazımdı.
İşte bu başarılı transfer sayesinde birinci kere uydu dayanaklı bir kuantum irtibatı mümkün oldu ki bu çok kıymetli bir teknolojik atılım. Pan geliştirdikleri uydu dayanaklı teknolojinin, hem kuantum irtibatının pratikte kullanımını, hem de büyük uzaklıklı temel kuantum optik deneyleri için yeni yollar açtığını söylüyor. Zira bu çeşit yörüngesel-gezegensel kuantum ağıyla gelecekte örneğin birbirine aşikâr bir uzaklıkta bulunan yer istasyonları ortasında kuantum anahtarı değiş tokuş edilerek, şifrelenmiş bir irtibat sağlanabilecek.
Kaynak: Herkese Bilim Teknoloji, Nilgün Özbaşaran Dede
Cumhuriyet