Bilgisayar
Kuantum İletişiminin Geleceği: Tek Foton Işınlaması Açıklandı
Securities.io titiz editoryal standartlarını korur ve incelenen bağlantılardan tazminat alabilir. Kayıtlı bir yatırım danışmanı değiliz ve bu bir yatırım tavsiyesi değildir. Lütfen şuraya bakın: bağlı kuruluş açıklaması.
Kuantum Işınlama Nedir ve Nasıl Çalışır?
Bilim kurgu filmlerinden fırlamış hayali bir kavram gibi görünse de kuantum ışınlanması aslında onlarca yıldır araştırılan gerçek bir olgudur.
Bu, 2 farklı parçacığın birbirine "eşleştirildiği/bağlandığı" zaman gerçekleşir, buna kuantum dolanıklığı denir.
Bu durumda, iki parçacık birbirine bağlandığında, aralarındaki mesafe ne olursa olsun, fiziksel olarak taşımadan, büyük mesafeler üzerinden bilgi alışverişinde bulunurlar. Bazı durumlarda, bilgi alışverişinin ışık hızından daha hızlı gerçekleştiği bile görülür ki bu teorik olarak imkansızdır.
Nasıl çalıştığı ve gerçekliğimizin temel yönü için ne anlama geldiği kuantum fizikçileri tarafından hala hararetle tartışılıyor. Ancak bunun çok gerçek ve ölçülebilir bir kuantum etkisi olduğunu ve mükemmel şekilde güvenli ve anında iletişimlere olanak sağlayabileceğini biliyoruz.
Kuantum Işınlama Teknolojisinin Mevcut Durumu
Pratik Kuantum Veri Transferini Etkinleştiren Atılımlar
Son zamanlarda kuantum dolanıklığı ve ışınlanmanın veri aktarımı için pratik bir araç olarak kullanılması konusunda ilerlemeler kaydedildi.
Bir ilerleme oldu sıradan bir optik fiber ağının, normal İnternet trafiğiyle karıştırıldığında bile bu görev için kullanılabileceğinin keşfiBu, şu anda kullanılan normal ağa ek olarak özel bir paralel ağ inşa etmeye gerek kalmadan pratik kuantum telekomünikasyon olanağının önünü açıyor.
Bir diğer gelişme ise kuantum bilgisayarların ağ üzerinden birbirine bağlanabilme olasılığıdır. Oxford araştırmacıları, fotonları (ışık parçacıkları) kullanarak kübitleri birbirine bağlamak ve onları dolaştırmak için optik fiberler kullandılarBu, her alt birimin birbirine bağlı olduğu modüler kuantum bilgisayarlarının yolunu açabilir.
Kuantum Işınlamanın Sınırlamaları ve Zorlukları
Şu anda düşünülen kuantum ışınlanma cihazlarının çoğu, fotonların doğrudan A noktasından B noktasına aktarıldığı "doğrusal" tiptedir.
Bu durum sıklıkla sorun yaratır, çünkü bu tip foton transferi doğası gereği sinyale gürültü ekler ve bu da telekomünikasyonun başarısız olmasına veya en azından daha az verimli olmasına neden olabilir.
Bir diğer konu ise foton kaynaklarının çoğunun tek bir foton çifti üretmeyecek olması, bu nedenle dolanıklığın belirlenmesinin karmaşık olmasıdır.
Doğrusal Olmayan Optikler Kuantum İletişimini Nasıl Dönüştürebilir?
Illinois Üniversitesi'ndeki bir araştırma ekibi, kuantum ışınlanmasına dayalı iletişimlerin performansını kökten iyileştirecek yeni bir foton kaynağı yaratmış olabilir.
Sonuçlarını Physical Review Letters'da yayınladılar1, Başlığın altında "Nanofotonik Doğrusal Olmayan Bell Durum Analizörü ile Sadık Kuantum Işınlanması anlayışının sonucu olarak, buzdolabında iki üç günden fazla durmayan küçük şişeler elinizin altında bulunur.
Temel fikir, bu tekniğin çoklu foton emisyonu sorununu azaltmaya yardımcı olması ve doğrusal olmayan optiğin temel prensipleri sayesinde tekniği daha güvenilir hale getirmesidir.
Kuantum Teknolojisinde Doğrusal Olmayan Optiklerin Anlaşılması
Doğrusal optik, okullarda öğretilen düzenli optik bilimidir; örneğin ışığın doğrudan bir prizmayla etkileşime girmesiyle oluşur.
Doğrusal olmayan optikte, ışığın geçtiği ortamın tepkisi ışığın dalga boyuna, şiddetine, yönüne ve polarizasyonuna bağlıdır.
"Çoklu foton gürültüsü tüm gerçekçi dolanıklık kaynaklarında meydana gelir ve kuantum ağları için ciddi bir sorundur.
Doğrusal olmayan optiğin çekiciliği, altta yatan fizik sayesinde çok fotonlu gürültünün etkisini azaltabilmesi ve bu sayede kusurlu dolanıklık kaynaklarıyla çalışmayı mümkün kılmasıdır.”
Doğrusal olmayan optik bileşenler, farklı frekanslardaki fotonların birleşerek yeni frekanslarda yeni fotonlar oluşturmasına neden olur. Bu özel durumda, "toplam frekans üretimi" (SFG) kullanıldı.
Kaynak: EKSPLA
Toplam Frekans Üretimi (SFG) Yoluyla Foton Birleştirme
SFG sırasında oluşan fotonların birleşmesi sayesinde, yalnızca bu belirli fotonların frekansları kullanılabilir ve doğrusal optik kullanıldığında ortaya çıkan çoklu fotonlardan kaynaklanan gürültü büyük ölçüde azaltılır.
Kaynak: Bilim TeknolojisiGünlük
Bu yeni bir fikir değil, ancak şu ana kadarki sorun, SFG'yi gerçekleştirmenin o kadar zor olmasıydı ki, bilgiyi aktarmanın pratik bir yolu olacak yeterli foton asla yoktu.
“Araştırmacılar bunu uzun zamandır biliyorlardı ancak SFG'nin başarılı olma ihtimalinin düşük olması nedeniyle henüz tam olarak araştırılmamıştı.
Geçmişte elde edilen en iyi oran 1 milyonda 100 idi. Bizim başarımız nanophotonic platformla dönüşüm verimliliğinde 10,000'de 1'e 10,000 faktörlük bir artış elde etmektir.”
Doğrusal Olmayan Kuantum Optiklerini Uygulanabilir Kılan Yeni Malzemeler
Verimlilikteki bu 10,000 katlık artış, dolanıklıklarının ölçülmesi yoluyla veri aktarımında kullanılacak fotonları üretmek için doğrusal olmayan optiği aniden uygulanabilir bir seçenek haline getiriyor.
Araştırmacılar tarafından geliştirilen indiyum-galyum-fosforil maddesi sayesinde bu başarıya ulaşıldı.
"Doğrusal olmayan sistemimiz, doğrusal optik bileşenler kullanan sistemlerdeki %94'lük teorik sınıra kıyasla, kuantum bilgilerini %33 doğrulukla iletiyor."
Kuantum Işınlama ve Ağ Oluşturmada Sırada Ne Var?
Bu şimdilik oldukça teorik bir ilerleme, çünkü araştırmacıların gelecekte kuantum telekomünikasyon sistemlerini nasıl inşa edeceklerini tamamen değiştiriyor, zira şu anda tüm kuantum ağ protokolleri (kuantum ışınlanması ve dolanıklık değişimi dahil) doğrusal optik tasarım kullanıyor.
Dolaşık fotonların düzenli optik fiber ağlarında aktarılmasında kaydedilen ilerlemeyle birleştiğinde, bu durum söz konusu telekomünikasyon yönteminin güvenilirliğini ve verimliliğini kökten değiştirebilir ve birbirine bağlı kuantum bilgisayarlarını daha önce düşünülenden çok daha yakın hale getirebilir.
Tuzaklanmış İyon Kuantum Bilgisayarlarına Yatırım Yapmak
Bu kuantum iletişim gelişmeleri giderek daha uygulanabilir hale geldikçe, IonQ gibi şirketler (IONQ ) teknolojiyi ticarileştirmek için konumlanıyorlar.
IonQ, Maryland Üniversitesi ve Duke Üniversitesi'nden alanında öncü bilim insanları tarafından kurulan, tuzaklanmış iyon teknolojisi kullanan bir kuantum hesaplama şirketidir. 2021'de NYSE'de halka açık olarak listelenmiştir.
(IONQ )
IonQ kuantum hesaplama platformları %99.9 doğruluk sonucu üretebilir. Şu anda 64 algoritmik kübit (AQ) üreten 36 baryum iyon zincirini kullanır. Zincir organizasyonu, doğruluktan ödün vermeden diğer sıkışmış iyon tasarımlarından çok daha hızlı hesaplamaya olanak tanır.
Kaynak: iyonQ
IonQ, Qubitekk'i Ocak 2025'te satın aldıŞirket, operasyonlarına şirketin ekibini ve 118 patenti de ekleyerek IonQ'ya kattı. Qubitekk'in uzmanlık alanı, kuantum ağları, fotonik ara bağlantılar kullanma, kuantum kümelerini etkinleştirme ve kuantum internet yeteneklerini geliştirmedir.
Kuantum ağları son derece güvenli iletişimleri kolaylaştırmalı ve nihayetinde dağıtılmış kuantum hesaplamasına izin vermelidir. Alanın ne kadar hızlı hareket ettiğini göz önünde bulundurarak, bu konudaki uzmanlık ve IP'ler IonQ'nun geleceği için kritik öneme sahip olabilir.
IonQ ayrıca bir ortaklık da geliştiriyor NKT Fotonik (NKT.CO) gelecekte veri merkezlerine hazır kuantum bilgisayarlarının geliştirilmesine yardımcı olmak.
Ayrıca Imec ile de işbirliği yapıyor Şirketin kübit sayısını, sistem boyutunu ve maliyetlerini artırmak için fotonik entegre devreler ve çip ölçekli iyon tuzak teknolojisi üzerinde çalışıyor.
Şirket kendi SDK'sını (Yazılım Geliştirme Kiti) geliştirmek yerine, tüm önemli SDK'ları aynı anda destekliyor ve yeni kuantum bilişim uygulamaları geliştirmek için birçok önde gelen şirketle ortaklık kuruyor.
Kaynak: iyonQ
Honeywell'in bir parçası olan rakibi Quantinuum ile birlikte (HON )IonQ, yüksek doğruluklu, düşük kübit sayılı tuzaklanmış iyon sistemlerine odaklanarak ticari kuantum bilgisayarları geliştirmeye daha yakın.
IonQ, Google, Intel, IBM veya Honeywell gibi diğer liderlerin faaliyetleriyle daha az ilgilenen yatırımcılar için saf kuantum bilişim hissesine en yakın olanıdır.
İlk dönemdeki başarısı, bu teknolojiyi ileriye taşımak için diğer kuantum hesaplama yenilikçileriyle güçlü bir ortaklık ağı kurmasına yardımcı oldu ve son zamanlarda ağ bağlantılı kuantum bilgisayarlarına yeniden odaklanıldı.
Kuantum dolanıklık telekomünikasyonu giderek daha güvenilir hale geldikçe, çok sayıda yüksek güvenilirliğe sahip hapsolmuş iyon kuantum bilgisayarının birleşimi, bu teknolojinin ilk ticari uygulaması için sağlam bir seçenek olabilir.
IonQ Hisse Senedi Haberleri ve Son Gelişmeler
Çalışma Referansı:
1. Joshua Akın, Yunlei Zhao, Paul G. Kwiat, Elizabeth A. Goldschmidt ve Kejie Fang.(2025) Sadık Kuantum Işınlaması Nanofotonik Doğrusal Olmayan Bell Durum Analizörü. Physical Review Letters134, 160802 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.160802
