242021Şub

Kuantum internet sinyalleri, dronlar aracılığıyla ışınlandı.

Konu: Fizik

Okuma Süresi: ~5 dk.

Kuantum internet sinyalleri, dronlar aracılığıyla ışınlandı.

Dolanık ya da dolaşık (entangled) fotonlar, 1 km’lik bir mesafeye iki insansız hava aracı  (dron) aracılığıyla gönderildi, bu kuantum internetin yapı taşlarını oluşturabilecek bir teknoloji olabilir. 

Bir çift foton kuantum dolanık hale geldiğinde, birbirlerini ayıran mesafeden bağımsız olarak, bir fotonun durumunu diğerini ölçerek anında anlayabilirsiniz. Bu olgu, kuantum şifrelemenin temelidir – çünkü iletişimin gizli kalmasını sağlamak için dolanık kuantum parçacıklar kullanılır ve araya üçüncü bir kişi girdiği anda, dolanıklık bozulur ve kullanıcılar uyarılır.  

Dolanık fotonlar, daha önce bir uydu ve yer istasyonu arasında yapılan testlerde, 1000 km’den fazla taşınabilmişti, ancak bu uydu sistemleri oldukça pahalı bir yöntemdi. Bu çalışmada ise Çin’deki Nanjing Üniversitesi’nden Zhenda Xie ve meslektaşları, kuantum iletişimin nispeten ucuz bir donanımla (dronlarla) daha kısa mesafelerde yapılabileceğini gösterdiler. Aynı zamanda, foton dolanıklığı hareket eden bir cihazdan diğerine ilk kez aktarılmış oldu. 

Şekil 1. Dronlar, kuantum internet sinyalleri göndermek için kullanıldı.

35 kg’lık dronlardan birinin üzerindeki bir lazerin tek bir fotonu, bir kristal ile bölünerek bir çift dolaşık (ya da dolanık) foton yaratıldı. Bir foton doğrudan yer istasyonuna (Şekil 1. Alice istasyonu), diğeri ise ikinci bir insansız hava aracına gönderildi. Bu ikinci dron ise sinyali hedefe yönlendirdi (Şekil 1. Bob istasyonu). Böylelikle kuantum sinyaller 1 km mesafeye iletilmiş oldu. Her bir drone üzerindeki motorlu cihazlar, alıcıların ve vericilerin her zaman hizalanmasını sağlamak için hareket ettiler ve fotonlar kısa bir fiber optik kablo parçasıyla, röle dronu boyunca odaklandı ve yönlendirildi. Her bir fotonun durumu yer istasyonunda ölçüldü ve sonuçlar fotonların dolaşık kaldığını kanıtladı.

Kuantum şifreli mesajları iletmenin en yaygın yolu fiber optikleri kullanmaktır. Ancak, optik fiberlerde, fotonların büyük bir kesimi hedefe ulaşmadan saçılır. Eğer kuantum iletişim atmosfer aracılığıyla sağlanırsa daha fazla foton transfer edilebilir. Ancak bu da oldukça pahalı bir yöntemdir ve özel uydu ağları/bağlantıları gerektirir. Bu sorun, kullanılan ikinci bir dron ile kısmen giderilmiştir, çünkü ilk drondan gelen saçılmış fotonlar, ikinci bir dronda toplanır, yeniden şekillendirilir ve optik fiberler ile yönlendirilebilir. Bu sayede, fotonların hedefe ulaşma şansı artırılmış olur.  

Xie, 300 km’den fazla bağlantıların yüksek irtifalarda daha gelişmiş insansız hava araçlarıyla sağlanabileceğini, kirliliğin ve havanın bozucu etkisinden arındırılabileceğini ve yerel bağlantılar için, hatta belki de hareketli araçlarla daha küçük, daha uygun maliyetli dronların üretilebileceğini umuyor. Bu cihazların tümü, küresel iletim için uydulara bağlanabilir.

Şekil 2. Yerelden geniş alan ölçeklerine kadar insansız hava araçları kullanan bir mobil kuantum ağının çizim şeması.

İngiltere Bristol Üniversitesi’nden Siddarth Joshi, bu başarının kuantum internete doğru önemli bir adım olduğunu söylüyor. Dronların, yerel aktarma istasyonundan evinize veya aracınıza kadar dünyanın bir yerinden diğerine bağlantılarda son zincir haline gelebileceğini kabul ediyor. Örneğin, “arabanızla dolaşıyorsunuz ve güvenli kuantum iletişimi sürdürmek istiyorsunuz, bu yüzden bu dronlar arkanızda uçuyor ve sizi takip ediyor,” diyor. Sonuçta, prensip olarak sınırsız röle dron kullanarak bağlantıyı sürdürebilirsiniz. 

Imperial College London’dan Myungshik Kim, bu tür karmaşık optikleri hareketli dronlara dönüştürmenin, özellikle küçük dönme farklılıklarının kuantum bağlantılarını sürdürmeyi son derece zorlaştırabileceği göz önüne aldığınızda, yapılan çalışma ile güçlü bir teknik ilerlemeyi yapıldığını düşünüyor.


Haber: Matthew Sparkes

15 Ocak 2021

Çeviren: Dr. Mehmet Özdoğan

24 Şubat 2021

Kaynak: https://www.newscientist.com/article/2264957-quantum-internet-signals-beamed-between-drones-a-kilometre-apart/  Erişim Tarihi: 17.02.2021

https://physics.aps.org/articles/v14/7  Erişim Tarihi: 24.02.2021

Orjinal Makale: H.-Y. Liu et al., “Optical-relayed entanglement distribution using drones as mobile nodes,” Phys. Rev. Lett. 126, 020503 (2021).