Gelecekteki kuantum internet, sonsuz sayıda değer alabilen kuantum bilgi kübitlerini kullanacak.
Şubat 2020'de, ABD Enerji Bakanlığı'nın Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndan ve Chicago Üniversitesi'nden bilim adamları , bir çift iki küçük parçacığın davranışının birbirine bağlandığı ve böylece durumlarının aynı olduğu bir kuantum dolaşıklığı elde ettiklerini ortaya çıkardılar . Chicago banliyölerinde 52 millik (83.7 kilometre) bir kuantum döngü ağı.
Kuantum mekaniğine aşina bir bilim adamı değilseniz, tüm bu yaygaranın neyle ilgili olduğunu merak ediyor olabilirsiniz - yani, maddenin ve enerjinin en küçük gerçeklik ölçeğindeki davranışı, ki bu, etrafımızda görebildiğimiz dünyadan tuhaf bir şekilde farklıdır. bize.
Ancak araştırmacıların başarısı , önümüzdeki birkaç on yıl içinde internetin yeni, çok daha güçlü bir versiyonunun geliştirilmesinde önemli bir adım olabilir . Bugünün ağının kullandığı ve yalnızca 0 veya 1 değerini ifade edebilen bitler yerine, geleceğin kuantum interneti , sonsuz sayıda değer alabilen kuantum bilgi kubitlerini kullanır . (Kibit, bir kuantum bilgisayar için bilgi birimidir; sıradan bir bilgisayardaki bit gibidir).
Bu, kuantum internete çok daha fazla bant genişliği verecek, bu da süper güçlü kuantum bilgisayarları ve diğer cihazları bağlamayı ve şu anda sahip olduğumuz internet ile mümkün olmayan devasa uygulamaları çalıştırmayı mümkün kılacaktır.
David Awschalom , e-posta yoluyla şöyle açıklıyor: "Kuantum internet, bilgisayarların, ağların ve sensörlerin, algılama, iletişim ve hesaplamanın kelimenin tam anlamıyla tek bir varlık olarak birlikte çalıştığı, temelde yeni bir şekilde bilgi alışverişinde bulunduğu bir kuantum ekosisteminin platformu olacak ." Chicago Üniversitesi'ndeki Pritzker Moleküler Mühendisliği Okulu'nda spintronik ve kuantum bilgi profesörü ve kuantum döngüsü projesini yöneten Argonne'de kıdemli bir bilim insanıdır.
Kuantum İnterneti Açıklamak
Peki buna neden ihtiyacımız var ve ne işe yarıyor? Yeni başlayanlar için, kuantum internet, şu anda sahip olduğumuz normal internetin yerini almıyor . Aksine onun bir tamamlayıcısı veya bir dalı olacaktır. Mevcut interneti rahatsız eden bazı sorunların üstesinden gelebilecektir. Örneğin, bir kuantum internet, bilgisayar korsanlarından ve siber suçlulardan çok daha fazla koruma sağlayacaktır . Şu anda, New York'taki Alice, California'daki Bob'a internet üzerinden bir mesaj gönderirse, bu mesaj bir kıyıdan diğerine aşağı yukarı düz bir çizgide gider. Yol boyunca mesajı ileten sinyaller bozulur; tekrarlayıcılar sinyalleri okur, yükseltir ve hataları düzeltir. Ancak bu süreç, bilgisayar korsanlarının mesajı "girmesine" ve engellemesine izin verir.
Ancak, bir kuantum mesajının bu sorunu olmazdı. Kuantum ağları, siber saldırılara karşı savunmasız olmayan mesajlar göndermek için ışık foton parçacıklarını kullanır. Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda araştırmacı olan Ray Newell, matematiksel karmaşıklığı kullanarak bir mesajı şifrelemek yerine kuantum fiziğinin kendine özgü kurallarına güveneceğimizi söylüyor . Kuantum bilgiyle, "onu kopyalayamaz veya ikiye bölemezsiniz ve değiştirmeden ona bakamazsınız bile." Aslında Wired dergisinin belirttiği gibi , sadece bir mesajı engellemeye çalışmak mesajı yok eder . Bu, bugün mevcut olan her şeyden çok daha güvenli olacak şifrelemeyi mümkün kılacaktır.
Baton Rouge'daki Louisiana Eyalet Üniversitesi'nde araştırmacı olan Sumeet Khatri , bir e-postada "Kuantum internet kavramını anlamanın en kolay yolu kuantum ışınlanma kavramından geçiyor" diyor. O ve meslektaşları , bu Teknoloji İnceleme makalesinde açıklandığı gibi, uyduların sürekli olarak dolaşmış fotonları Dünya yüzeyine yayınlayacağı uzay tabanlı bir kuantum internetin fizibilitesi hakkında bir makale yazdı .
Khatri, "Kuantum ışınlama, bilimkurgu filmlerinde gördükleri açısından, bilim insanı olmayan bir kişinin zihninde canlandırabileceklerinden farklıdır," diyor. "Kuantum ışınlamada, iletişim kurmak isteyen iki kişi birbirine dolanmış bir çift kuantum parçacığını paylaşır. Ardından, bir dizi işlemle gönderici, herhangi bir kuantum bilgisini alıcıya gönderebilir (ancak ışıktan daha hızlı yapılamaz). hız, yaygın bir yanlış anlama). Dünyanın her yerindeki insan çiftleri arasındaki bu ortak karışıklık koleksiyonu, esasen kuantum interneti oluşturur. Ana araştırma sorusu, bu dolaşık çiftlerin dünyanın her yerine dağılmış insanlara en iyi nasıl dağıtılacağıdır. "
Bunu büyük ölçekte yapmak mümkün olduğunda, kuantum internet o kadar şaşırtıcı derecede hızlı olacak ki, Cosmos dergisinin ayrıntılarına göre, uzaklara yayılmış saatler, bugün mevcut olan en iyi atomik saatlerden yaklaşık bin kat daha hassas bir şekilde senkronize edilebilir . Bu, GPS navigasyonunu bugün olduğundan çok daha hassas hale getirecek ve Dünya'nın yerçekimi alanını, bilim adamlarının yerçekimi dalgalarının dalgalanmasını tespit edebilecekleri kadar ayrıntılı bir şekilde haritalayacaktır. Ayrıca, Dünya'nın her yerindeki uzak görünür ışık teleskoplarından fotonları ışınlamayı ve onları dev bir sanal gözlemevine bağlamayı mümkün kılabilir.
Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndaki Kuantum Bilgi Bilimi Grubunun grup lideri Nicholas Peters, "Diğer yıldızların etrafındaki gezegenleri potansiyel olarak görebilirsiniz" diyor .
Ayrıca, dünya çapındaki süper güçlü kuantum bilgisayar ağlarının birlikte çalışması ve inanılmaz derecede karmaşık simülasyonlar oluşturması da mümkün olacaktır. Bu, araştırmacıların örneğin moleküllerin ve proteinlerin davranışlarını daha iyi anlamalarını ve yeni ilaçlar geliştirip test etmelerini sağlayabilir.
Aynı zamanda fizikçilerin gerçekliğin uzun süredir devam eden gizemlerinden bazılarını çözmelerine yardımcı olabilir. Newell, "Evrenin nasıl çalıştığına dair tam bir resmimiz yok" diyor. "Kuantum mekaniğinin nasıl çalıştığını çok iyi anlıyoruz, ancak sonuçların çok net bir resmi yok. Kuantum mekaniğinin yaşanmış deneyimlerimizle kesiştiği yerde resim bulanık."
Kuantum İnterneti İnşa Etmenin Zorlukları
Ancak bunların herhangi biri olmadan önce, araştırmacıların bir kuantum interneti nasıl kuracaklarını bulması gerekiyor ve kuantum mekaniğinin tuhaflığı göz önüne alındığında, bu kolay olmayacak. Peters, "Klasik dünyada bilgiyi kodlayabilir ve kaydedebilirsiniz ve bu bozulmaz" diyor. "Kuantum dünyasında bilgiyi kodlarsınız ve hemen hemen bozulmaya başlar."
Diğer bir problem ise, kuantum bilgiye karşılık gelen enerji miktarı gerçekten düşük olduğu için, onun dış dünya ile etkileşime girmesini engellemenin zor olmasıdır. Newell, bugün "birçok durumda kuantum sistemleri yalnızca çok düşük sıcaklıklarda çalışır" diyor. "Başka bir alternatif de bir vakumda çalışmak ve tüm havayı dışarı pompalamak."
Newell, kuantum internet işlevi yapabilmek için henüz geliştirilmemiş her türlü donanıma ihtiyacımız olacağını söylüyor. Bu nedenle, bir Çinli bilim adamı bunun 2030'da gerçekleşebileceğini öngörmüş olsa da, bu noktada kuantum internetin tam olarak ne zaman çalışır hale geleceğini söylemek zor .
Şimdi Bu İlginç
Kuantum mekaniğinin geçerliliğini sorgulayan Albert Einstein, Technology Review'in açıkladığı gibi, kuantum dolaşıklığı "uzaktan ürkütücü eylem" olarak adlandırdı .
Kuantum İnternet ne kadar hızlı olacak?
Kuantum bir İnternet, ışık hızından daha hızlı bir hızda büyük mesafelerde büyük miktarda veri iletebilecektir.
Kuantum İnternet mümkün mü?
Şubat 2020'de ABD Enerji Bakanlığı'nın Argonne Ulusal Laboratuvarı ve Chicago Üniversitesi'nden bilim adamları, bir kuantum dolaşıklığına ulaştıklarını açıkladılar. Araştırmacıların başarısı, İnternet'in yeni bir versiyonunun geliştirilmesinde önemli bir adım, ancak yine de birkaç on yıl alabilir.
Kuantum hesaplamayı kim yönetiyor?
Çin hükümeti, Çin Ulusal Kuantum Bilgi Bilimleri Laboratuvarı aracılığıyla da önemli atılımlar yapıyor olsa da, IBM, kuantum bilgisayar endüstrisindeki en önemli devlerden biridir.
Kuantum işlemci ne kadar hızlı?
Google, herhangi bir klasik bilgisayardan 100 milyon kat daha hızlı bir kuantum bilgisayara sahip olduğunu duyurdu.
Kuantum hesaplamada hangi ülke lider?
Forbes'a göre , Amerika Birleşik Devletleri ve Çin arasındaki yarış sıkı, ancak Amerika, kuantum hesaplama ile ilgili daha fazla patente sahip. Ayrıca Google, klasik bir bilgisayarın 10.000 yılını alacak bir sorunu 200 saniyede çözerek kuantum üstünlüğüne ulaştı.
