Kuantum iletişim alanında bugüne kadar tek yönlü bir trafik söz konusuydu. Yörüngedeki kuantum uyduları, uzaydan Dünya’ya ışık parçacıkları (fotonlar) gönderiyor; “downlink” olarak bilnen bu yöntem, kuantum şifreleme teknolojilerinin temelini oluşturuyordu. Ancak bu trafik yakın bir gelecekte çift taraflı hâle gelebilir. Sidney Teknik Üniversitesi‘nde görevli araştırmacılar tarafından yürütülen yeni bir çalışma, kuantum uydular ile “uplink” bağlantı kurmanın, yani Dünya’dan uzaya fotonlar yollayıp hedefine ulaştırmanın teorik olarak mümkün oldığunu ortaya koydu. Bu gelişme, geleceğin iletişim altyapısı olma potansiyelini taşıyan kuantum interneti için önemli bir ilki temsil ediyor.
Kuantum uyduların tarihine baktığımızda, Çin’in 2016’da fırlattığı Micius uydusu bu alanda çığır açan ilk adım olmuştu. Micius sayesinde uzay tabanlı kuantum şifreleme sistemleri test edilmiş ve uzaydan Dünya’ya ilk güvenli bağlantı kurulmuştu. 2025’e gelindiğinde, yine Çin tarafından geliştirilen Jinan-1 mikrouydusu, Çin ile Güney Afrika arasında 12.900 kilometrelik rekor bir kuantum bağlantısı kurarak bu alanın sınırlarını genişletti. Ancak bu deneylerin tamamı downlink prensibine dayanıyordu. Uydular, uzayda oluşturulan dolanık foton çiftlerini iki farklı kara istasyonuna gönderiyor, böylece iki noktada ortak bir kuantum anahtarı elde ediliyordu.
20.000 km Hızla Hareket Eden Bir Uyduya Fotonları Ulaştırmak Teorik Olarak Mümkün
Sidney Teknik Üniversitesi’nde yürütülen çalışma ise bu süreci tersine çeviriyor. Bu teorik çalışmada ekip, iki farklı kara istasyonundan aynı anda fırlatılan tekil fotonların, Dünya’nın 500 kilometre üzerinde saniyede 20.000 kilometre hızla hareket eden bir uydu üzerinde tam olarak buluşmasını sağlamayı amaçladı. Bu senaryo, fotonların birbirleriyle kuantum girişimi oluşturabileceği kadar hassas bir zamanlama ve yönlendirme gerektirdiği için bugüne kadar büyük ölçüde uygulanamaz olduğu görülüyordu. Çünkü atmosferdeki ışık saçılımının, sinyal kayıplarının ve Dünya’dan gelen arka plan parlamalarının bu tür bir bağlantıyı imkânsız hâle getireceği düşünülüyordu. Ancak Profesör Simon Devitt ve ekibi tarafından yürütülen modellemeler, tüm bu etkenler hesaba katıldığında bile uplink bağlantısının teorik olarak mümkün olduğunu ortaya koydu.
Profesör Devitt, “Atmosferik etkiler, Ay’dan yansıyan güneş ışığı ve optik sistemlerin ufak hizalama hataları gibi gerçek dünya koşullarını modelimize dâhil ettik. Buna rağmen sonuçlar, uplink bağlantısının gerçekleştirilebilir olduğunu gösterdi” diyerek çalışmanın umut verici sonuçlarını paylaştı.
Araştırmacılara göre uplink tabanlı sistemler, uzun vadede küresel kuantum iletişim ağlarının inşasında önemli bir rol üstlenebilir. Ancak bunun gerçekleşmesi için hâlâ aşılması gereken ciddi mühendislik ve fiziksel sınırlamalar bulunuyor. Mevcut kuantum kriptografi sistemleri yalnızca birkaç foton üzerinden “gizli anahtar” üretimiyle sınırlı çalışabiliyor. Oysa gerçek bir kuantum internet için çok daha yüksek bant genişliği ve kararlılık gerekiyor. Uplink yaklaşımı teorik olarak bu yönde bir esneklik sağlayabilir; çünkü uplink bağlantı mümkün olursa uyduları artık kendi içinde karmaşık ve ağır kuantum ışık kaynakları taşımak zorunda kalmayacaktır. Bunun yerine, Dünya’daki istasyonlardan gönderilen fotonları algılayıp işleyebilecek daha küçük ve basit optik modüller yeterli olabilir. Yine de bu sistemlerin pratik ölçekte hayata geçmesi epey zaman alabilir. Sidney ekibi ise bu konuda fazlasıyla umutlu. Onlara göre gelecekte kuantum dolanıklık, tıpkı bugünkü elektrik ya da internet gibi görünmez bir altyapı hâline gelerek cihazların ve ağların arka planında sessizce çalışacak.
kaynak: donanimhaber.com
Bir yanıt yazın