Kuantum Dolanıklık Dronlar

Kuantum Dolanıklık Dronlar: Artık yeni çağın başlangıcının eşiğindeyiz. Teknolojik gelişim ve bilimsel çalışmalar hız kesmiyor. Elimizde ilerlemek için oldukça çok veri var. Konuların başında gelen ve geleceğimize yön veren teknolojilerin başında gelen buluşlardan biri de dronlar olmuştur. Şimdi dronlar kuantum teknolojisinin gelişimi amaçlı olarak ta kullanılmaya başlandı. Dronların yeni görevlerinden biri de bir kuantum sinyalinin bir  kilometrelik bir yörüngede iletimi oldu. Bunu da başarı ile tamamladı. Yapılan denemede iki farklı dron kullanılmıştır. Görevleri kuantum iletişim sistemlerine ait yapılarda foton çiftleri üretmek ve dağıtmak olacaktı. Deneme başarı sonuçlandı Kuantum Dolanıklık  Dronlar sayesinde bir kez daha test edilmiş oldu ve bu iletişim adeta bilim adamlarına göre çığır açtı.

Cep telefonlarından, radyo istasyonlarından ve Wi-Fi merkezlerinden gelen yayın dalgaları bilgilerle doludur. Bu dalgalar ileride kuantum şifreli mesajları bilgisayarlarımıza da ulaştırabilir.

Yapılan deneme birbirlerinden 1 km uzaklıkta bulunan iki yer istasyonu arasında yapılmıştır. Bunun için de iki farklı dron kullanılmıştır. Yapılan bu deneme ile yerleşim alanlarımız üzerinde bir kuantum ağının kurulabilmesi de mümkün olabilecektir. Dronların mobil olması da aynı zamanda çok esnek bir yapıya ulaşmamızı da sağlayacaktır.

İnternet üzerinde iletişimin güvenli olması ve siber saldırıların bu kadar yoğun olarak yaşandığı bir ortanda veri güvenliği her geçen dakika daha da önem kazanmaktadır. Özellikle banka çalışanlarının artık evlerinden çalışıyor olması bu konuda veri güvenliğini inanılmaz önemli kılıyor. Kuantum haberleşme sistemi ise teknoloji dünyasına güvenli iletişimi vaat etmektedir.

Kuantum Dolanıklık Nedir?

Kuantum iletişim sisteminde kuantum-mekanik ilişkiye sahip parçacıkların kullanılması planlanmaktadır. Dolanık fotonlar sayesinde şifreli mesajlar bir yerden diğerine güvenli bir şekilde seyahat edebilecektir.

İçinde bulunduğumuz iletişim sistemleri içinde en yaygın kullanılan sistemler biri de fiber optik alt yapılardır. Ancak fiber optik kablolama sistemlerinde fotonların hedefe ulaşmadan büyük bir kısmının saçılma sorunları da bulunmaktadır. Yani bir anlamda zayıf sinyallerle karşılaşabilmesi sıkıntısını yaşamaktayız. Kuantum Dolanıklık ve Dronlar sayesinde önümüzde bambaşka bir çağın ilk adımları durmaktadır.

Kuantum çiftlerinden yani kuantum bitlerinden oluşan yapılarla da kullanıcılara bir foton gönderilebilecektir. Fotonların dolanıklığının kaybolması da siber güvenlik açısından benzersiz bir güvenlik avantajı oluşturabilecektir. Yani zaman zaman iletişim duracak bu da iletişim hatlarına sızıntıyı azaltacaktır.

Daha önce 2018 yılında Çinlilerin kuantum iletişimini sağladıkları gibi, kuantum verileri de atmosfer vasıtasıyla gönderildiğinde saçılma gibi sorunlar çok fazla olmayacak, veri iletişimi daha etkin sağlanabilecektir. 2018 yılında yapılan bu deneme Çin ile Avusturya arasında gerçekleşmişti.

Fiber optik tabanlı bir kuantum şifrelemesinde mevcut rekor da 421 km’lik bir rekordur.

Ref: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.190502

Ancak dezavantaj da iletişim uyduların şimdilik pahalı olması ve değişen taleplere uyum sağlamaları da maliyet unsurlarını öne çıkarmaktadır.

Optik ekipman taşıyan küçük dronlar, bir kuantum ağında birden fazla kullanıcıyı birbirine bağlayabilecek esnek bir çözüm de sağlayabilmektedir.

Bilim insanları iletişim gerektiğinde zamana ve konuma bağlı olarak dronların kullanılacağını ve sabit baz istasyonlarını böylelikle önüne geçilebileceği bilgisini de aynı zamanda vermektedir. Mevcut iletişim sistemlerinin de ekosisteme zara verdiği de bir gerçektir.
Kuantum İletişim sistemleri üzerine dünyanın çeşitli noktalarında da çalışmalar devam etmektedir. Bu çalışmalarda dronların kullanıldığı da ayrıca söylemeliyiz. 2020 yılının başlarında Çinli bilim insanları 8 pervaneli bir dron kullanarak bir veri üretmişlerdi.

Yaplan bu denemede üretilen kızılötesi foton çiftlerinden  biri Alice adlı yer istasyonuna diğeri de Bob isimli bir başka yer  istasyonuna yönlendirildi.

Gelen fotonların verileri de 26 mm çapında bir teleskopla toplandı. Teleskobun doğal olarak bir foton detektörüne sahip bir teleskop olduğunu da tabii ki belirtiyoruz.

Optik iletişim sistemlerinde veri sağlığını olumsuz etkileyen olguların başında  kırınım gelmektedir. Fotonların yayılması esnasında ve ilerlemesi sonucunda onları toplayan teleskopların açıklığı eğer gönderilen dalganın açıklığından az ise verinin toplanma şansını azaltacaktır. Bu olumsuzluğu ortadan kaldırmaya yönelik olarak ta iki istasyon arsında 200 metrelik bir aralık seçilmiştir.

Dronlar arasındaki mesafe yani Alice ve Bob arasında 200 metrelik dronlar ile yer istasyonları arasında 400 metre olmak üzere toplamda 1 km lik bir mesafe vardı. İki farklı dron kullanılmasında ana sebepte istasyonları birbirlerinden ayırmak ve yapılan denemeyi daha özgün kılmak ve de verileri odaklayarak diğer teleskopa aktarmak amacıyla da ikinci dron kullanıldı.

Yapılan denemede Alice detektörü kendisine gelen fotonların yaklaşık dörtte birini kaydederken, Bob detektörü kendisine gönderilen fotonların yaklaşık yüzde dördünü kaydediyordu.

Ekip, Alice ve Bob’da alınan foton polarizasyonlarını karşılaştırarak Bell Eşitsizliği testinin farklı bir şeklini gerçekleştirdi.

Bell eşitsizliği testinden biraz bahsedelim. Albert Einstein’ın yerel gerçekçilik kavramıyla ilişkili olarak kuantum mekaniği teorisini test etmek için tasarlanmış tanınmış bir fizik deneyidir.

Teorem genellikle, fotonlar üzerinde yapıldığı gibi orijinal testlerle iki dolaşık kübitten oluşan bir kuantum sisteminin dikkate alınmasıyla kanıtlanır.

En yaygın örnekler, spin veya polarizasyonda dolaşan parçacık sistemleriyle ilgilidir. Kuantum mekaniği, bu iki parçacığın dönüşleri veya polarizasyonları farklı yönlerde ölçüldüğünde gözlemlenebilecek korelasyon tahminlerine izin verir.

Bell, yerel bir gizli değişken teorisi geçerliyse, bu korelasyonların Bell eşitsizlikleri adı verilen belirli kısıtlamaları karşılaması gerektiğinde aynı zamanda göstermiştir.

Yapılan denemede elde edilen sonuçlara göre, fotonların dolaştığını doğrulanıyordu . Yani bir nevi denemede tüm bilim camiasını oldukça heyecanlandırdı bu deneme.

Şimdi bilim insanları yapılan denemenin ölçeğini genişleterek çoklu dron sistemleri ile çok daha büyük alanlarda denemeleri planlıyorlar.

Sistemin tekrar başlangıç maliyetlerine dönersek kuantum iletişim sistemleri özel fiber ağlar ya da çok pahalı uydu bağlantılarının olmasını gerektiriyor. Dronlar da bu mevcut sistemlerinin maliyetinin üzerine ek bir maliyette getirdiğini de düşünürsek bu konuda gidilecek daha çok yol olduğu bir gerçek.

Avusturya Bilimler Akademisi’nde kuantum bilgi uzmanı olan Martin Bohmann’da, dron sisteminin avantajlarından birinin de, iletişim kurulacak noktalarla aynı hat üzerinde olmaksızın yani küresel olarak iletişim kurulabileceğini de belirtiyor.

Bir multi dron sistemini diğer kuantum ağ teknolojileriyle rekabetçi hale getirmek için foton iletim kayıplarının azaltılması gerektiğine işaret ediyor, ancak bu tür iyileştirmelerin mümkün olduğuna inanıyor.

American Physical Society Sites dan derlenmiştir.