Şubat 2020'de, ABD Enerji Bakanlığı Argonne Ulusal Laboratuvarı ve Chicago Üniversitesi'nden bilim adamları , bir çift iki küçük parçacığın davranışının birbirine bağlı hale geldiği, böylece durumlarının aynı olduğu bir kuantum dolaşıklığı elde ettiklerini ortaya çıkardılar . Chicago banliyölerinde bir 52 mil (83,7 kilometre) kuantum döngü ağı.
Kuantum mekaniğine aşina bir bilim insanı değilseniz - yani, etrafta görebildiğimiz dünyadan tuhaf bir şekilde farklı olan gerçekliğin en küçük ölçeğindeki madde ve enerjinin davranışı - tüm yaygara neyle ilgili olduğunu merak ediyor olabilirsiniz. bize.
Ancak araştırmacıların başarısı , önümüzdeki birkaç on yıl içinde internetin yeni ve çok daha güçlü bir versiyonunun geliştirilmesinde önemli bir adım olabilir . Bugünün ağının kullandığı ve yalnızca 0 veya 1 değerini ifade edebilen bitler yerine, gelecekteki kuantum internet , sonsuz sayıda değer alabilen kuantum bilgisinin kübitlerini kullanacaktır . (Quibit, bir kuantum bilgisayar için bilgi birimidir; sıradan bir bilgisayardaki bir bit gibidir).
Bu, kuantum internete çok daha fazla bant genişliği verecek, bu da süper güçlü kuantum bilgisayarları ve diğer cihazları bağlamayı ve şu anda sahip olduğumuz internet ile mümkün olmayan devasa uygulamaları çalıştırmayı mümkün kılacaktır.
David Awschalom , e-posta yoluyla "Bir kuantum internet, bilgisayarların, ağların ve sensörlerin temelde yeni bir şekilde bilgi alışverişinde bulundukları bir kuantum ekosisteminin platformu olacak" diyor David Awschalom . Chicago Üniversitesi'nde Pritzker Moleküler Mühendisliği Okulu'nda spintronik ve kuantum bilgisi profesörü ve Argonne'de kuantum döngüsü projesini yöneten kıdemli bir bilim adamı.
Kuantum İnternet'i Açıklamak
Öyleyse neden buna ihtiyacımız var ve bu ne yapıyor? Yeni başlayanlar için, kuantum internet, şu anda sahip olduğumuz normal internetin yerini alamaz . Aksine, onun bir tamamlayıcısı veya bir dalı olacaktır. Mevcut internetin başına bela olan bazı sorunların üstesinden gelebilecektir. Örneğin, bir kuantum internet, bilgisayar korsanlarından ve siber suçlulardan çok daha fazla koruma sağlar . Şu anda, New York'taki Alice internet üzerinden Kaliforniya'daki Bob'a bir mesaj gönderirse, bu mesaj bir kıyıdan diğerine aşağı yukarı düz bir çizgide ilerler. Yol boyunca mesajı ileten sinyaller bozulur; tekrarlayıcılar sinyalleri okur, güçlendirir ve hataları düzeltir. Ancak bu işlem, bilgisayar korsanlarının "izinsiz girmelerine" ve mesajı kesmelerine olanak tanır.
Ancak, bir kuantum mesajının bu sorunu olmazdı. Kuantum ağları, siber saldırılara karşı savunmasız olmayan mesajlar göndermek için ışık foton parçacıklarını kullanır. Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda araştırmacı olan Ray Newell, bir mesajı matematiksel karmaşıklık kullanarak şifrelemek yerine, kuantum fiziğinin kendine özgü kurallarına güveneceğimizi söylüyor . Kuantum bilgisiyle, "onu kopyalayamaz veya ikiye bölemezsiniz ve değiştirmeden ona bakamazsınız bile." Aslında, Wired dergisinin de belirttiği gibi , sadece bir mesajı kesmeye çalışmak mesajı yok eder . Bu, bugün mevcut olan her şeyden çok daha güvenli olacak şifrelemeyi mümkün kılacaktır.
Baton Rouge'daki Louisiana Eyalet Üniversitesi'nde araştırmacı olan Sumeet Khatri bir e-postada "Kuantum internet kavramını anlamanın en kolay yolu, kuantum ışınlanma kavramıdır" diyor. O ve meslektaşları , bu Technology Review makalesinin açıkladığı gibi, uyduların sürekli olarak dolaşık fotonları Dünya'nın yüzeyine yayınladığı uzay tabanlı kuantum internetin uygulanabilirliği hakkında bir makale yazdılar.
Khatri, "Kuantum ışınlaması, bilim kurgu filmlerinde gördükleri açısından bilim adamı olmayanların zihninin yaratabileceği şeyden farklıdır" diyor. "Kuantum ışınlamada, iletişim kurmak isteyen iki kişi, birbirine dolanmış bir çift kuantum parçacığını paylaşıyor. Ardından, bir dizi işlem aracılığıyla, gönderen alıcıya herhangi bir kuantum bilgisi gönderebilir (ancak ışıktan daha hızlı yapılamaz. Hız, yaygın bir yanılgı). Dünyanın her yerindeki insan çiftleri arasındaki bu paylaşılan dolaşıklık koleksiyonu, temelde kuantum interneti oluşturur. Temel araştırma sorusu, bu dolaşık çiftlerin tüm dünyaya dağılmış insanlara en iyi nasıl dağıtılacağıdır. "
Bunu büyük ölçekte yapmak mümkün olduğunda, kuantum internet o kadar şaşırtıcı derecede hızlı olacak ki, Cosmos dergisinin ayrıntılarına göre, çok uzaktaki saatler bugün mevcut olan en iyi atom saatlerinden yaklaşık bin kat daha hassas bir şekilde senkronize edilebiliyordu . Bu, GPS navigasyonunu bugün olduğundan çok daha hassas hale getirir ve Dünya'nın yerçekimi alanını o kadar ayrıntılı bir şekilde haritalandırır ki, bilim adamları yerçekimi dalgalarının dalgalanmasını tespit edebilir. Ayrıca, fotonları dünyanın dört bir yanındaki uzak görünür ışık teleskoplarından ışınlamayı ve onları dev bir sanal gözlemevine bağlamayı mümkün kılabilir.
Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı Kuantum Bilgi Bilimi Grubu'nun grup lideri Nicholas Peters, "Diğer yıldızların etrafındaki gezegenleri potansiyel olarak görebilirsiniz," diyor .
Ayrıca, dünya çapındaki süper güçlü kuantum bilgisayar ağlarının birlikte çalışması ve inanılmaz derecede karmaşık simülasyonlar yaratması da mümkün olabilir. Bu, araştırmacıların örneğin moleküllerin ve proteinlerin davranışını daha iyi anlamasını ve yeni ilaçlar geliştirip test etmesini sağlayabilir.
Aynı zamanda fizikçilerin uzun süredir devam eden bazı gizemleri çözmelerine de yardımcı olabilir. Newell, "Evrenin nasıl çalıştığına dair tam bir resme sahip değiliz" diyor. "Kuantum mekaniğinin nasıl çalıştığını çok iyi anlıyoruz, ancak sonuçların çok net bir resmini görmüyoruz. Kuantum mekaniğinin yaşanmış deneyimimizle kesiştiği yerde resim bulanık."
Kuantum İnternet'i Kurmanın Zorlukları
Ancak bunların herhangi biri olmadan önce, araştırmacılar kuantum internetin nasıl kurulacağını bulmalılar ve kuantum mekaniğinin tuhaflığı göz önüne alındığında, bu kolay olmayacak. Peters, "Klasik dünyada bilgiyi kodlayabilir ve kaydedebilirsiniz ve bu bozulmaz" diyor. "Kuantum dünyasında, bilgiyi kodluyorsunuz ve neredeyse anında bozulmaya başlıyor."
Diğer bir sorun da, kuantum bilgisine karşılık gelen enerji miktarı gerçekten düşük olduğu için, onu dış dünyayla etkileşime girmesini engellemenin zor olmasıdır. Newell, bugün "çoğu durumda, kuantum sistemleri yalnızca çok düşük sıcaklıklarda çalışıyor" diyor. "Bir başka alternatif de vakumda çalışmak ve tüm havayı dışarı pompalamaktır."
Newell, kuantum internet işlevi yapabilmek için henüz geliştirilmemiş her türlü donanıma ihtiyacımız olacağını söylüyor. Dolayısıyla, bu noktada kuantum internetin tam olarak ne zaman kurulup çalışacağını söylemek zor, ancak bir Çinli bilim insanı bunun 2030'da gerçekleşebileceğini öngördü .
Şimdi Bu İlginç
Kuantum mekaniğinin geçerliliğini sorgulayan Albert Einstein, Technology Review'in açıkladığı gibi, kuantum dolanıklığını "uzaktan ürkütücü eylem" olarak adlandırdı .
İlk Yayınlanma Tarihi: 30 Mart 2020
