Optik fiberler her gün dünya etrafında yalnızca ışık hızında bilgi taşımazlar, ayrıca kuantum bilginin taşınması için de kullanılabilirler. Nature Photonics dergisinin mevcut sayısında, Rainer Blatt ve Tracy Northup önderliğindeki Innsbruck fizikçilerinden oluşan bir araştırma ekibi bir ışık parçacığı üstünde bir atomda depolanmış kuantum bilginin doğrudan nasıl aktarılacağını bildirdiler. Bu bilgiler daha sonra optik fiber üzerinden uzak bir atoma gönderilebildi.
Atomun kuantum bilgisinin fotonun polarizasyon durumu üzerine yazılması. Credit: Harald Ritsch
Kuantum mekaniğinin garip yasaları sayesinde, kuantum bilgisayarları belirli hesaplamalı görevlerini geleneksel bilgisayarlardan daha hızlı yaparlar. Bir kuantum bilgisayarının yapımı için en umut verici teknolojiler arasında iyon tuzakları içine hapsedilmiş ve laserle manipüle edilmiş tek atom sistemleri vardır. Laboratuvarlarda bu sistemler gelecekteki bir kuantum bilgisayarının önemli yapıtaşlarını sınamak için kullanılıyor. “Şu anda, biz atomlarla birlikte başarılı kuantum hesaplamaları yapabiliyoruz. Fakat biz optik kanallar üzerinden bir bilgisayardan diğer bilgisayara kuantum bilgisi aktarırken uygun ara yüzleri hala kaybediyoruz”diye açıklar Andreas Stute ve Bernardo Casabone, her ikisi de Innsbruck Üniversitesi’nde Deneysel Fizik Entitüsü’nde doktora öğrencisi.
Böyle arabirimlerin yapısını zorlayan kuantum mekaniği yasaları kuantum bilginin kolaylıkla kopyalanmasına izin vermez. Bunun yerine gelecekteki bir kuantum interneti , -optik kanallarla bağlantılı kuantum bilgisayarlarının oluşturduğu bir ağdır- ışığın özel parçacıkları (foton olarak da bilinir) üzerinden kuantum bilgi transferi şeklinde olmaktadır. Bu fotonlar daha sonra bir optik fiber bağlantı üzerinden uzaktaki bir bilgisayar sitesine taşındı. Şimdi, ilk defa, kuantum bilgi direkt olarak bir iyon tuzağı içindeki atomdan bir tek foton üzerinde transfer edilmiştir. Bu çalışmanın bulguları Tracy Nothup ve Rainer Blatt önderliğinde bir araştırma ekibi tarafından Nature Photonic dergisinin mevcut sayısında yayınlanmıştır.
Innsbruck Üniversitesi fizikçilerinin ilk olarak bir iyon tuzağında tek bir kalsiyum iyonunu tuzakladılar ve onu iki yüksek yansıtıcı aynalar arasında konumlandırıldı. “Biz atomun elektronik durumları içerisine istenilen kuantum bilgiyi yazmak için laser kullandık” diye açıklayan Stute şunları söyledi “Atom ikinci bir laserle daha fazla uyarır ve sonuç olarak, bir foton yayar. Bu noktada fotonun polarizasyon durumu üzerine atomun kuantum bilgisini yazıyoruz. Böylelikle ışık parçacığı üzerine haritalanır.” Foton bir ayna aracılığı ile gidene dek aynalar arasında saklanır. Aynalardan diğeri daha az yansıtıcıdır. “İki ayna fotonu belirli bir yönde yönlendirir. Bir fiber optik içinde etkili bir yol göstericidir” der Casabone. Kuantum bilgi fotonda saklanır böylelikle uzak bir kuantum bilgisayara kuantum bilgi optik fiber aracılığı ile aktarılabilir. Aynı teknik atom üzerine tekrardan yazmak için de zıttı uygulanabilir.
Duygu Tunçman
İstanbul Üniversitesi Fizik Bölümü
Kuark Bilim Topluluğu Fizik Çalışma Grubu
Kaynak: http://phys.org/news/2013-02-quantum-internet.html
