Kuantum İnternet: Klasik Ağ Teknolojisi Kuantum Bilgilerini İleter

Pennsylvania Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, bir deneyde klasik internet protokolleri, yönlendiriciler ve fiber optik kablolar hakkında kuantum bilgilerini iletti. Ekip, gelecekteki Quantum Internet'in mevcut ağ teknolojisine dayanabileceğini gösterdi. Çalışma uzman dergisi Science'de yayınlandı.

İnternetten kuantum internete

Gelecekte, bir kuantum internet iletişim ve veri işlemedeki merkezi zorlukları çözebilir. Sivrisinsiz veri iletimi ve kuantum bilgisayarların ağını vaat eder. Bu şekilde, bu bilgiler karmaşık hesaplamaları birlikte değiştirebilir veya gerçekleştirebilir.

Ancak bir kuantum ağının yapısı birçok teknik engelle ilişkilidir. Kuantum nesneleri, titreşimler veya sıcaklık değişiklikleri gibi dış etkilere son derece duyarlıdır. Minimal bozukluklar bile giydiğiniz bilgileri yok edebilir. Buna ek olarak, sinyal amplifikatörleri ve yönlendiriciler gibi geleneksel ağ teknikleri Quanta sinyallerini kolayca işleyemez.

Birçok çalışma, geleneksel fiber optik kabloların kuantum bilgisini iletebileceğini zaten göstermiştir. Örneğin, İngiltere, Polonya ve Hollanda'dan bir ekip yakın zamanda Frankfurt A AM ve Strasbourg yakınlarındaki Kehl arasında 250 kilometrelik, ticari fiber optik kablo üzerinde kuantum iletişimi kurdu. Fotonlar, yani bireysel ışık parçacıkları, bilgiyi vericiden alıcıya taşıdı.

Tipik İnternet protokollerinin ve diğer ağ teknolojilerinin, kuantum bilgilerinin yok edilmeden taşınması için kullanılıp kullanılamayacağı, ancak şimdiye kadar büyük ölçüde keşfedilmemiştir.

Hibrit Veri Paketleri

Bu iki alanı birbirine bağlamak için, Pennsylvania Üniversitesi'nden Yichi Zhang çevresindeki ekip klasik ve kuantum tabanlı verileri hibrit bir veri paketinde birleştirdi. İyi bilinen İnternet Protokolü (IP) bilgileri veri paketlerine böler, kafa verileri (bir başlık) sağlar ve böylece bir IP adresi aracılığıyla hedeflere atar. Benzer bir fikirle ekip, klasik bir başlığı aktarılacak kuantum bilgileri olan kuantum oyun yükü ile birleştiren bir çip geliştirdi. Kuantum bilgilerini çapraz foton çiftleri içinde kodladılar.

Başlığın yardımıyla, yönlendiriciler hibrid veri paketlerini doğru bir şekilde ele aldı ve hassas kuantum bilgilerine erişmeden bunları iletti. Buna ek olarak, araştırmacılar, kuantum bilgilerini etkilemeden önce bozuklukları dışarıdan tanıyan ve azaltan IP başlığına bir hata tanıma sistemini entegre ettiler. Beş saatlik bir test sırasında, bu sistem, ekibin yayınlanmasında yazdığı gibi kuantum bilgilerini korumak için önemli bir araç olduğunu kanıtladı.

Testte üç rota

Konseptlerini test etmek için ekip, yedi kilometreye kadar mesafede üç farklı test yolu geliştirdi. Kuantum bilgilerini çeşitli adreslere iletmek için fiber optik kablolar, yönlendiriciler ve düğümler kullandı. En büyük yapıda ekip, kuantum bilgilerini iki yönlendirici aracılığıyla iki olası gönderim adresinden üç olası hedef adrese yönlendirdi. Araştırmacılara göre, sonuçları hibrid veri paketlerinin klasik bir ağ aracılığıyla stabil bir şekilde taşınabileceğini göstermektedir.

“Birçok yönden, bir kuantum internet protokolü de klasik internet protokollerimize benzeyecek.” Araştırmacılar, çalışmaları ile bunun nasıl zarif bir şekilde çalışabileceğini gösterecekler ve böylece ölçeklenebilir bir kuantum internete doğru önemli bir adım atacaklardı.

Bernien, “Bununla birlikte, klasik bir ağda, temelde Quanta sinyalleriyle uyumlu olmayan başka birçok bileşen var.” Kuantum dünyasındaki fiziksel yasalar nedeniyle daha uzun mesafelerin üstesinden gelmesi gereken sinyal amplifikatörleri mümkün değildir. “Bu bakımdan, bir kuantum ağının her zaman kendi altyapısına ihtiyacı olacağını düşünüyorum.”

Kuantum bulut bilişim için ağa bağlı kuantum bilgisayar

Bilgileri dikkatli bir şekilde ileten kuantum ağları halihazırda ticari olarak temin edilebilir ve yaklaşık 100 kilometreye kadar mesafeler üzerinde çalışır. Ancak, kuantum bilgisayarların veya kuantum sensörlerinin ağ oluşturması özellikle heyecan vericidir. Bernien, “Benim için bir kuantum internet sadece kuantum işlemcileri bağladığında gerçekten ilginç” diyor. “Aslında bugün internetimizde olduğu gibi, bilgisayar olmadan oldukça sıkıcı olacak.”

Böyle bir kuantum ağı bulut bilişim etkinleştirir. Araştırmacı, “Şimdi gerekli boyutta bir kuantum bilgisayar oluşturmak için modüler bir yaklaşımın kullanılması gerektiği varsayılıyor” diyor. Büyük bir kuantum hesap makinesi oluşturmak yerine, birçok küçük olanı bir kuantum ağı yardımıyla bağlarsınız.

Pennsylvania ekibi çalışmalarını daha fazla gelişmenin temeli olarak görüyor. Aşamalı teknoloji ile, bir kuantum internetin artan gereksinimlerini karşılamak için daha yüksek veri oranlarına ve daha fazla ölçeklenebilirliğe sahip hibrid ağlar gerçekleştirilebilir. Klasik ağ teknolojisi ve kuantum sistemleri kombinasyonu, kuantum uygulamalarının ihtiyaçlarına kademeli olarak adapte olurken, mevcut altyapının verimli bir şekilde kullanılmasına yardımcı olabilir.

(spa)