Bilim İnsanları, Kuantum İnternete Artık Bir Adım Daha Yakın

Humboldt-Universität zu Berlin ve Ferdinand-Braun-Institut'tan bir araştırma ekibi, kuantum ışık kaynaklarından yayılan kararlı frekanslara sahip fotonlar üretmeyi başardı.

Humboldt-Universität zu Berlin'den kıdemli yazar Profesör Tim Schröder ve meslektaşları, "Elmas malzeme, kuantum internet gibi geleceğin teknolojileri için büyük önem taşıyor" dedi.

"Özel kusur merkezleri, kübitler olarak kullanılabilir ve tek fotonlar olarak adlandırılan tek ışık parçacıkları yayabilir."

Bir kuantum ağında uzun mesafelerde uygun iletişim hızlarıyla veri iletimini sağlamak için, tüm fotonların optik fiberlerde toplanması ve kaybolmadan iletilmesi gerekir.

Ayrıca bu fotonların hepsinin aynı renge, yani aynı frekansa sahip olması sağlanmalıdır.

Bu gereksinimleri karşılamak şimdiye kadar imkansızdı.

Yazarlar araştırmalarında, kuantum ışık kaynaklarından veya daha doğrusu elmas nanoyapılardaki nitrojen boşluğu kusur merkezlerinden yayılan kararlı foton frekanslarına sahip fotonları üretip tespit edebildiler.

Bu, elmas malzeme, sofistike nanofabrikasyon yöntemlerini ve özel deneysel kontrol protokollerini dikkatli bir şekilde seçerek sağlandı.

Bu yöntemleri birleştirerek, daha önce veri iletimini bozan elektronların gürültüsü önemli ölçüde azaltılabilir ve fotonlar kararlı (iletişim) bir frekansta yayılır.

Ekibin sonuçları, uzamsal olarak ayrılmış kuantum sistemleri arasındaki mevcut iletişim oranlarının ileriye dönük olarak 1.000 kattan fazla artırılabileceğini gösteriyor – bu kuantum internet için önemli bir adım.

Bu yapılar insan saçından 1000 kat daha ince ve yayılan fotonların yönlendirilmiş bir şekilde cam elyaflarına aktarılmasını mümkün kılıyor.

Ancak, nanoyapıların üretimi sırasında, malzeme yüzeyi atomik düzeyde hasar görür ve serbest elektronlar, üretilen hafif parçacıklar için kontrol edilemeyen gürültü oluşturur.

Kararsız bir radyo frekansıyla karşılaştırılabilen gürültü, foton frekansında dalgalanmalara neden olarak, dolaşıklık gibi başarılı kuantum işlemlerini engelliyor.

Kullanılan elmas malzemenin özel bir özelliği, kristal kafesinde nispeten yüksek yoğunlukta nitrojen safsızlık atomları olmasıdır.

Bunlar muhtemelen kuantum ışık kaynağını nanoyapının yüzeyindeki elektron gürültüsünden koruyor.

Yine Humboldt-Universität zu Berlin'den ilk yazar Dr. Laura Orphal-Kobin, "Ancak, kesin fiziksel süreçlerin gelecekte daha ayrıntılı olarak incelenmesi gerekiyor" dedi.

Araştırma, Physical Review X dergisinde yayınlandı.