New York'ta açık havada kuantum ağı başarısı: 21 km'lik kablosuz kuantum testi

Brookhaven Ulusal Laboratuvarı ile Stony Brook Üniversitesi araştırmacıları, kuantum ışık durumlarını açık havada 21 kilometre boyunca kablosuz olarak iletmeyi başardı. 21 Ağustos’ta gerçekleştirilen ve ABD’de bir ilk olarak kayda geçen gösterim, 260 kilometre uzunluğa ve sekiz düğüme sahip ülkenin en uzun kuantum ağına serbest uzay optik bağlantısı ekledi. Sistem, kuantum bilgisayarlar ve uzak düğümler arasında fiber altyapının erişemediği noktalarda yeni bağlantı seçenekleri sunmayı amaçlıyor.

KABLOSUZ AKTARIM

Stony Brook Kuantum Gözlem Kulesi’ndeki ekip, gündüz gerçekleştirilen testte bir seferde yalnızca birkaç foton içeren kuantum durumları üretmek için lazer kullandı. İnsan saçının genişliğinin onda birinden daha küçük, 5 mikron çapındaki optik fiberden çıkan fotonlar atmosfer boyunca 13 mil ilerleyerek New York Upton’daki Brookhaven Kuantum Feneri’ne ulaştı ve ultra hızlı kamera tarafından tespit edildi. Geleneksel radyo frekanslarının hassas kuantum bilgisini korumak için fazla gürültülü olması nedeniyle ışık kullanan araştırmacılar, atmosferik türbülansın etkisini azaltmak ve ışığı hassas biçimde yönlendirmek için teleskop teknolojisi ile adaptif optikten yararlandı.

DOLANIK FOTONLAR

Gece yapılan testlerde, arka plan ışığının daha düşük olduğu koşullarda Stony Brook fizik laboratuvarından kuantum gözlem kulesine fiber optik kablo üzerinden dolanık fotonlar gönderildi. Ardından açık hava bağlantısı üzerinden iletilen bu fotonlar Brookhaven’daki kuantum fenerinde başarıyla alındı ve ölçüldü. Dolanık fotonların uzun mesafelerle ayrıldıklarında bile korelasyonlarını koruması; güvenli iletişim, kuantum algılama ve kuantum bilgisayarların birbirine bağlanması açısından önem taşıyor. Araştırmacılar, serbest uzay optik bağlantının fiber kabloların yerini almak için değil, kablo döşenmesi zor noktaları ve farklı dalga boylarında çalışan kuantum işlemcileri birbirine bağlamak için geliştirildiğini belirtiyor.

48 KİLOMETRE HEDEFİ

FSO ağının genişletilmesi için Connecticut eyaletinin New Haven kentindeki Yale Üniversitesi’nde üçüncü tesis tamamlandı. Stony Brook ile Yale arasındaki bağlantı üzerindeki çalışmalar sürerken, sistem devreye alındığında Long Island Sound üzerinden 48 kilometre boyunca dolanık foton iletilmesi hedefleniyor. Planlanan bağlantı, Brookhaven ve Stony Brook’taki kuantum bilgisayarların da birbirine bağlanmasına imkan verecek.

KÜRESEL AĞ PLANI

Araştırma ekibinin uzun vadeli hedefi, kuantum bilgisini Dünya atmosferinden uydulara taşımak ve bölgesel ağları daha geniş coğrafyalara yaymak. Bu yaklaşımın, fiber altyapının kurulmasının zor olduğu kırsal ve uzak bölgeleri de kapsayan kuantum ağlarının geliştirilmesine katkı sağlaması amaçlanıyor.