Hollanda’daki QuTech’den bir araştırma ekibi, üç kuantum işlemciyi birbirine bağlayan ilk çok düğümlü kuantum ağının gerçekleştirildiğini bildirdi. Ek olarak, temel kuantum ağ protokollerinin (kuantum anahtar dağıtımı / QKD) kavramsal / ilkesel kanıtını gerçekleştirdiler. Bulguları, kuantum internet için önemli bir kilometre taşı. Dünyanın en seçkin akademik dergilerinden biri olan Science’da yayınlanan ilgili makaleye buradan ulaşabilirsiniz.

Kuantum İnternet:

İnternetin gücü, Dünya üzerindeki herhangi iki bilgisayarın fiziksel bir bağlantıya ihtiyaç duymadan birbirine bağlanmasına izin vererek, onlarca yıl önce yaratıldığı sırada hayal bile edilmeyen uygulamaları mümkün kılmasıdır. Bugün, dünyanın dört bir yanındaki birçok araştırmacı, kuantum bilgisayarlar veya kuantum alıcılar gibi herhangi iki kuantum cihazını da büyük mesafelerde bağlayabilecek bir ‘kuantum internet’in ilk sürümleri üzerinde çalışıyorlar.  Günümüzün interneti bilgiyi bitler halinde dağıtırken (0 veya 1 değerini alabilen mantık değişkenleri), gelecekteki kuantum internet aynı anda hem 0, hem de 1 olabilen kuantum-bitlerini/qubitleri kullanacak. Doktora öğrencisi ve araştırma ekibinin bir üyesi olan Matteo Pompili, “Kuantum internet, güvenliği kırılamayan (hacklenemeyen) iletişim ve yüksek gizlilik ile bulut hesaplamalarından tutun, yüksek hassasiyetli zaman ölçümlerine kadar, bir dizi yeni uygulamaya kapı açacaktır” diyor. “Ve 40 yıl önceki İnternette olduğu gibi, muhtemelen şu anda hiç öngöremediğimiz birçok uygulama var.”

Prof. Ronald Hanson’un grubundaki araştırmacılardan doktora öğrencileri Matteo Pompili (sol) ve Sophie Hermans (sağ). Her ikisi de bir ‘modem’den sorumlu -Marieke de Lorijn for QuTech

Geniş-alana yayılmış bağlantılara doğru:

Kuantum internete doğru ilk adımlar, yaklaşık 10 yıl önce, doğrudan fiziksel bir bağlantı ile iki kuantum cihazını birbirine bağlayarak atılmıştı. Ancak kuantum bilgisini ara düğümler aracılığıyla aktarabilmek (klasik internetteki yönlendiricilere/’modem’lere benzer), ölçeklenebilir bir kuantum ağı oluşturmak için çok önemli. Ek olarak, birçok gelecek vaat eden kuantum internet uygulaması, birden çok düğüm arasında dağıtılacak olan dolaşık kuantum-bitlerine dayanıyor.  Dolaşıklık, kuantum ölçeğinde gözlemlenen ve en temelinde, parçacıkları küçük ve büyük mesafelerde birbirlerine ‘bağlayan’, kendi özelliklerini başka parçacıklara da bağımlı bir hale getiren kuantum olayıdır(Not: dolaşıklık makroskopik fiziksel bir bağa gereksinim duymaz, aradaki bağlantı tamamen kuantum mekaniksel ‘görünmez’ bir bağdır, bununla birlikte bir o kadar da ölçülebilir ve gerçektir). Kuantum bilgisayarlara muazzam hesaplama gücünü sağlayan da bu dolaşıklık ilkesidir ve gelecekteki kuantum internet üzerinden kuantum bilgisini paylaşmak için temel yapıtaşıdır.  QuTech’deki araştırma ekibi-Delft Teknoloji Üniversitesi ve TNO arasındaki bir işbirliği ile- laboratuvarda iki kuantum işlemciyi bir ara düğüm ile birbirine bağlayarak, birden çok kuantum işlemcisi arasında paylaşılan ortak bir dolaşıklık yaratma yetisine sahip ilk kuantum ağını kurdu.

Kuantum ağını işletmek:

Bu ilkel kuantum ağı, aynı bina içinde belirli mesafelerde bulunan üç kuantum düğümünden oluşmakta. Bu düğümlerin gerçek bir ağ olarak çalışmasını sağlamak için, araştırmacıların tek bir bağlantının ötesinde ölçeklendirmeyi mümkün kılan yeni bir mimari icat etmesi gerekiyordu. Orta düğüm (Bob olarak adlandırılır), her iki dış düğümle (Alice ve Charlie olarak adlandırılırlar) fiziksel bir bağlantıya sahiptir ve bu düğümlerin birbirlerine bağlanmadan, uzak mesafeden dolaşıklık kurmasına yardımcı olur. Bob, bellek olarak kullanılabilen ve yeni bir bağlantı kurulurken önceden oluşturulmuş kuantum bağlantısının depolanmasına izin veren ek bir kuantum-bit ile donatılmıştır.  Alice-Bob ve Bob-Charlie kuantum bağlantıları kurulduktan sonra, Bob’daki bir dizi kuantum işlemi bu bağlantıları Alice-Charlie kuantum bağlantısına dönüştürür. Alternatif olarak, Bob’da farklı bir kuantum işlemi gerçekleştirerek, üç düğümün tümü arasında dolaşıklık da kurulur.

Ağ ‘modem’lerinden biri, Ayna ve filtreler lazerleri elmas çipe yönlendiriyor -Marieke de Lorijn for QuTech

Kullanıma hazır kuantum ağı:

Ağın önemli bir özelliği, doğası gereği olasılıklara bağlı protokollerin, bir “bayrak” sinyali ile başarılı bir şekilde tamamlandığını duyurmasıdır. Bu tür bir bilgilendirme, ölçeklenebilirlik için çok önemlidir, çünkü gelecekteki bir kuantum internette bu tür protokollerin çoğunun art arda eklenmesi gerekecektir (yani her adımın doğru ilerlediğinden emin olmamız çok önemlidir).  Ekibin başka bir üyesi olan Sophie Hermans, “Bağlantı kurulduktan sonra, ortaya çıkan bu dolaşık durumları gürültüden koruyarak ayakta tutabildik” diyor. “Prensip olarak bu, ortaya çıkan durumları kuantum anahtar dağıtımı, kuantum hesaplama veya sonraki herhangi bir kuantum protokolü için kullanabileceğimiz anlamına gelir.”

Kuantum İnternet Gösterisi:

Bu dolaşıklılığa dayalı ilk kuantum ağı, araştırmacılara kuantum internet donanımı, yazılımı ve protokollerini geliştirmek için benzersiz bir test ortamı sağlamakta. Araştırma ekibini yöneten Ronald Hanson, “Gelecekte kuantum internet, sayısız kuantum cihazından ve ara düğümlerden oluşacak” diyor. “QuTech’deki meslektaşlarım halihazırda mevcut veri altyapılarıyla uyumluluğa bakıyorlar.”  Yakın bir zamanda, bu yaklaşım, laboratuvar dışında, mevcut telekom fiberinde test edilecek. QuTech’in ‘Quantum Internet Gösterisinde’ yapılacak bu testlerin ilk metropol bağlantısının 2022’de tamamlanması bekleniyor.

Yüksek-seviyeli katmanlar:

Şimdi ise araştırmacılar, üç düğümlü ağlarına daha fazla kuantum biti eklemeye ve daha yüksek seviyeli yazılım ve donanım katmanları eklemeye odaklanacaklar. Pompili: “Ağı çalıştırmak için tüm üst düzey kontrol ve arayüz katmanları geliştirildikten sonra, lazerlerin ve soğutucuların (cryostat; ~0.25 miliKelvin sıcaklığına kadar inilebilmektedir- bu uzay boşluğundan daha soğuk, mutlak sıfıra yakın bir sıcaklıktır. Süperiletken çiplerin çalışmaları için gereklidir.) nasıl çalıştığını anlamaya gerek kalmadan herkes bir ağ uygulamasını yazıp çalıştırabilecek. Nihai hedefimiz budur. ”

Deneyi açıklayan video (credit: Slimplot for QuTech):

Kaynakça: Dutch researchers establish the first entanglement-based quantum network – QuTech

Bu içeriği paylaş
0494
Bartu Bisgin

Bunları da beğenebilirsiniz

Yorum Yap

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

More in Duyurular