Çin’in son yıllarda gerçekleştirdiği teknolojik atılımların en büyük göstergelerinden biri, uzunluğu 2,000 kilometreyi bulan kuantum şifreli fiber optik ağı. Pekin ile Şanghay arasında inşa edilen ‘siber saldırı bağışıklığı’ bulunan hattın yanı sıra, Çin kuantum bilgisayarlar ve uydu alanında da dünya lideri konumunda. Çin, Ağustos 2016’da ilk kuantum uydusunu ateşlemiş ve Mayıs 2017’de yaptığı açıklamada mevcut PC’lerden 24,000 kat hızlı kuantum bilgisayar geliştirdiğini açıklamıştı.
Çinli bilim insanlarının en son ve uç noktadaki başarısı ise geçtiğimiz yıl ateşledikleri uyduya foton ışınlamak oldu. Yerden 480 kilometre yükseklikteki Micius uydusuna yapılan ışınlama, Dünya-uzay arasında bir ilk olurken, kuantum ışınlama alanında da bir rekora imza attı. Foton parçacıkları anında ve eksiksiz olarak ilk kez bu kadar uzun bir mesafeye ışınlandı.
Elde edilen başarının amacı ise yukarıda bahsettiğimiz gelişim sıralamasının başında yer alan teknolojiyi geliştirmek. Yani kuantum internet. Işınlama deneyinde yer alan Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Chao-Yang-Lu, “uzay ölçekli ışınlama geleceğin kuantum internetinde kritik bir rol oynayabilir” ifadesini kullandı.
Deney nasıl yapıldı?
Işınlanarak uzaya çıkmayı hayal edenler bunun için birkaç yüzyıl daha beklemek zorunda. Maalesef Çin’in elde ettiği başarı henüz kuantum ölçeğindeki parçacıklarla sınırlı. Yine de roketle ateşlenmek yerine anında bir uzay gemisine yollanmak için ilk adım atıldı diyebiliriz.
Deneyde, fotonlar Tibet’teki Ngari yer istasyonundan Micius uydusuna ışınlandı. Deneyin başarısı ‘kuantum karmaşası’ adı verilen etkiye dayanıyor. Tek ve ortak kuantum durumuna sahip parçacık çiftleri eşzamanlı olarak oluşturabiliyor. Kuantum mekaniği, özdeş özelliklere ait karmaşık elektronları bir araya getirebiliyor. Parçacık çiftleri, çok uzun mesafelerle ayrı kalsalar bile teklik özelliklerini koruyor ve birindeki değişim, her iki parçacıkta aynı etkiyi yapıyor.
Kuantum karmaşası, iki parçacık arasında bilgi transferi için kullanılabiliyor. Kuantum ışınlamasında, üçüncü parti bir parçacık ortama dahil ediliyor ve orijinal çift ile etkileşime giriyor. Parçacıklar arasındaki mesafe ne olursa olsun, orijinal çift üçüncü parçacığın durumunu temsil ediyor. Orijinal çiftte yer alan ve mesafesi artan parçacık, ikizinin etkileşime girdiği üçüncü parti nesnenin ‘kimliğini’ alıyor.
Çin’in amacı, kuantum mekaniğini kullanarak yeni bir iletişim yöntemi oluşturmak. Pekin-Şanghay arasındaki fiber optik ağda akacak bilgiler, 0 ve 1 ikili kodu yerine kuantum karmaşası içindeki elektronlarla şifrelenecek. Bilgi akışına sızmak isteyen biri, fotonların özelliğini inceleme ve değiştirme imkanı olmadan (düşünmesi bile zor) kuantum ağına sızamayacak.
Dünya-uzay arası iletim daha kolay
Bilim insanları bugüne dek yapılan deneylerde fiber optik ağlarda kısmen kuantum ağlar oluşturmayı başarmıştı. Ancak fotonların kablo mesafesi arttıkça kaybolma ihtimalinin yükselmesi, yerde kurulacak bir kuantum ağının kırılgan olacağına işaret etmişti.
Kuantum ışınlamada uyduların kullanılması avantaj ise fotonların (ışın parçacıkları) yolculuklarının büyük kısmında uzay boşluğunda ilerlemeleri. Çinli bilim insanları, uzaydan Dünya’ya karışık fotonlar gönderebileceklerini geçtiğimiz ay yapılan deneyde kanıtlamıştı. Yapılan deneyde, Micius uydusu kuantum karmaşası kullanılarak foton çiftleri oluşturdu ve eşzamanlı olarak aralarında 1,203 kilometre bulunan Delingha, Lijiang ve Nanshan yer istasyonlarına ışınladı. Science dergisinde yayımlanan araştırma, uzaydan Dünya’ya ışınlama rekorunu elinde bulunduruyor.
Uzaydan Dünya’ya foton ışınlamak, tersini yapmaktan daha kolay. Çünkü atmosfer uzaya gönderilen fotonların sapmalarına neden olabilir. Oysa uydu tam yer istasyonundan geçerken uzaydan ışınlama yapmak daha başarılı sonuç veriyor.
Yapılan en son deneyde, Çinli bilim insanları 32 gün boyunca yerden uzaya foton ışınladı. Işınlanan milyonlarca fotondan, 911 tanesi başarıyla ışınlandı. Sonuçlar, sadece yer ve uzay arasında başarılı bir kuantum internet ağı kurulabileceğini göstermekle kalmadı, Batı’nın çabalarına rağmen Çin’in yine bir adım önde olduğunu gösterdi.