Işınlama Başarıldı

Kuantum bilgi, parçacığın fiziksel hali ile ilgili bilgidir: Örneğin parçacığın enerjisi ve dönüşü... Science dergisinde yayınlanan çalışmalarına göre ABD’deki fizikçiler bu bilgiyi kısa mesafeyle ayrılmış olan iki atom arasında doğru bir şekilde transfer edebildiler.

Kuantum şebekeleri

College Park’taki Maryland Üniversitesi’nde Joint Kuantum Ensitüsü yazarı Christopher Monroe “Kuantum bilginin bu şekilde ışınlanması, belli görevler için klasik şebekenin geleneksel tipinden daha üstün olabilen kuantum internetin yeni tipinin temelini oluşturabilir” dedi.

Daha önce, kuantum ışınlama çok uzun mesafelerde atom grupları veya fotonlarla gerçekleştirilmişti, ama bu tek atomlarla ilk kez gösterildi.

Tek tek atomlar arasındaki kuantum ışınlama, uzun mesafelerde kuantum bilgiyi taşıma ve yönetmenin yapılabilir yoludur. Monroe, “Fotonlar uzun mesafelerde hızlı bilgi transferi için idealdir, atomlar uzun – ömürlü hafıza için değerli bir ortam sunarlar” dedi.

Çalışmada, araştırmacılar bir metre arayla ayrı vakum tuzaklarına iki ytterbium iyonu (A ve B) koyuyorlar. A iyonu mikrodalgalarla tahrik edildi, bu durum iyonu bilinmeyen bir kuantum haline sokuyor – bu hal aktarılacak olan bilgi idi.

Garip eylem

İyonlar lazer sinyali ile uyarıldı, bu onların tek bir foton yaymalarına ve başlangıç hallerine geri dönmelerine neden oldu. Fotonlar, hangi iyonun hangi fotonu yaydığını söylemenin imkansız olduğu bir şekilde ölçüldü. Kuantum mekaniklerinin meraklı dünyasında, bu, iyonlara ‘dolaşık’ hal yansıtıyor. (kuantum dolaşıklık).

Dolaşıklık garip bir fenomendir. Bu, iki parçacık arasındaki ilişkidir, öyle ki bir parçacığa uygulanan eylem – örneğin onun kuantum halinin ölçülmesi – diğer parçacığı etkiler, iki parçacık çok uzak mesafelerde olsalar bile.

Buna bazen ‘uzak mesafedeki garip eylem’ deniyor, çünkü iki parçacık arasında değiş tokuş edilen hiçbir şey yoktur, yine de birinin diğeri üzerinde etkisi olabiliyor.

İki iyon dolaşık olduğunda, araştırmacılar A iyonunun ölçümünü aldılar. A iyonu ve B İyonu dolaşık olduklarından, bu, B iyonunu, A iyonunun başlangıçtaki bilinmeyen kuantum halini somutlaştırmasına zorladı. Ekip sonra, A iyonunun orijinal halini tekrar elde etmek için B iyonuna mikrodalga sinyali uyguladı.

Araştırmacılar atomdan – atoma ışınlanan bilginin zamanın %90’ında doğru şekilde alındığını bildiriyor – geliştirmeyi umdukları bir rakam.

Kuantum tekrarlayıcılar

Monroe kurulumlarının bir gün ‘kuantum tekrarlayıcı’ olarak kullanılabileceğini söyledi – bunlar foton halini geçici olarak saklayarak bir sinyal üretme problemini çözmeye çalışır. Sinyali çoğaltan her tekrarlayıcıda, aynı hale sahip yeni fotonlar üretilir.

Monroe, “Sistemimiz engin mesafelerde kuantum hafızaları şebekesi kurabilen büyük – ölçekli ‘Kuantum Tekrarlayıcı’nın temelini oluşturma potansiyeline sahip” diye ekledi. Kuantum tekrarlayıcılar olmadan, uzun – mesafeli kuantum iletişimi mümkün olmazdı.

Science’in aynı sayısında eşlik eden bir yorumda Belfast’taki Queen's Üniversitesinden fizikçi M.S. Kim ve Jaeyoon Cho “Bu deney kuantum tekrarlayıcıların gerçekleştirilmesine doğru atılan önemli bir adımdır” yazdılar. “En son deneysel ilerlemelerle, teorik olarak farzedilen kuantum paradoksları yavaşça bilgi teknolojisini kökten değiştiriyor.”

Kaynak: Cosmos Magazine