Küresel bir kuantum iletişim ağı oluşturmaya yönelik kritik bir adım üzerine çalışan araştırmacılar 2,6 kilogramdan daha hafif olan ve Dünya’nın etrafında dönmekte olan mini uydu çeşidi CubeSat’ta kuantum dolanıklık oluşturmayı başardılar. Bu gelişme, güvenli iletişim ve daha fazlası için uygun maliyetli, uzay tabanlı küresel kuantum ağını (space-based global quantum network) mümkün kılmak için önemli bir adım olarak dikkat çekti.
Dilerseniz, heyecan verici bu gelişmeye hep birlikte yakından göz atalım. 🙂
Singapur Ulusal Üniversitesi Kuantum Teknolojileri Merkezi’nden makalenin baş yazarı Aitor Villar bu gelişmeyi şu sözlerle özetledi:
“Gelecekte, sistemimiz, Dünya’daki veya başka bir uzay aracındaki alıcılara kuantum sinyalleri gönderen küresel bir kuantum ağının parçası olabilir. Bu sinyaller, son derece güvenli veri iletimi için kuantum anahtar dağıtımından kuantum ışınlanmasına kadar her tür kuantum iletişim uygulamasını uygulamak için kullanılabilir, burada bilginin kuantum sisteminin durumunu uzaktan çoğaltarak aktarılması gerçekleştirilebilir.”
Kuantum dolanıklığın düşük maliyetli bir CubeSat üzerindeki alanda başarılı bir şekilde çalışabileceğini gösteren, Aitor Villar ve uluslararası bir araştırmacı grubu, uzay tabanlı bir küresel kuantum ağı oluşturabilmek amacıyla çalışıyorlar.
Minyatür kuantum dolanıklık
Dolanıklık (entanglement) olarak bilinen kuantum mekaniği fenomeni birçok kuantum iletişim uygulaması için altyapı olarak gereklidir. Bununla birlikte, uzun mesafelerde meydana gelen optik kayıplar nedeniyle, optik elyaflarda dolanıklık dağılımı için küresel bir ağ oluşturmak mümkün değildir. Uzayda küçük, standartlaştırılmış uyduları kuantum donanımları ile donatmak, bu zorluğu düşük maliyetli bir şekilde çözmenin bir yoludur.
İlk adım olarak, araştırmacıların kuantum dolanıklık için minyatür bir foton kaynağının fırlatma stresleri boyunca sağlam kalabileceğini ve minimum enerji sağlayabilen bir uydu içindeki uzay ortamında başarılı bir şekilde çalışabileceğini göstermeleri gerekiyordu. Bunu başarmak, kuantum dolanıklığı oluşturmak için kullanılan foton-çifti kaynağının her bileşenini ayrıntılı olarak incelediler.
Yeni minyatür foton çifti kaynağı, foton çiftleri oluşturmak için doğrusal olmayan kristaller üzerinde parlayan mavi lazer diyottan oluşmaktadır. Yüksek kalitede dolanıklık elde etmek için, doğrusal olmayan kristalleri yüksek hassasiyet ve kararlılıkla hizalayan bağlantıların tamamen yeniden tasarlanması gerekmektedir.
Yörüngeye fırlatma
Araştırmacılar, fırlatış anında ve uzayda çalışma sırasında yaşanan titreşim ve termal değişikliklere dayanma yeteneğini test ederek, foton-çifti kaynağının, test boyunca çok yüksek kalitede dolanıklık sürdürdüğünü ve -10° C ila 40° C arasında tekrarlanan sıcaklık döngüsünden sonra bile kristal hizalaması koruduğunu gözlemlediler.
Şimdi ise, araştırmacılar şu anda Birleşik Krallık’taki RALSpace ile SpooQy-1’e benzer bir kuantum nano-uydu tasarlamak ve inşa etmek için dolanık fotonları yerden alıcıya ışınlamak için gereken gereklilikleri karşılamaya çalışıyorlar. 2022 yılına kadar inşa edilmesi beklenen bu uydudan tekrardan heyecan verici gelişmeler duyabiliriz.
Kaynakça
- The Optical Society tarafından Materyal
- Aitor Villar, Alexander Lohrmann, Xueliang Bai, Tom Vergoossen, Robert Bedington, Chithrabhanu Perumangatt, Huai Ying Lim, Tanvirul Islam, Ayesha Reezwana, Zhongkan Tang, Rakhitha Chandrasekara, Subash Sachidananda, Kadir Durak, Christoph F. Wildfeuer, Douglas Griffin, Daniel K. L. Oi, Alexander Ling. Entanglement demonstration on board a nano-satellite. Optica, 2020; 7 (7): 734 DOI: 10.1364/OPTICA.387306
Yoruma kapalı.