Uzay Yolu dizisinin en akılda kalıcı, ünlü sözlerinden biridir. Dizideki karakterler uzak bir konumdan Yıldız Gemisi Atılgan’a döneceklerinde bu talimatı verir.
Her ne kadar insanın ışınlanması yalnızca bilim kurgu eserleriyle sınırlı kalsa da, kuantum mekaniğinin hüküm sürdüğü atomaltı dünyada ışınlanma mümkün. Ancak bu tam olarak televizyonlarda gösterildiği gibi değil, kuantum dünyada ışınlanma maddenin taşınmasını değil bilginin taşınmasını ifade ediyor.
Fiber optik kablolar, cep telefonları, kablosuz internet, radyolar ya da uydu gibi araçlarla ışık hızında bilgi iletimi zaten bilinen bir gerçek. Ancak buradaki ışınlanma olayı, bir cisim ya da bilginin bir konumdan diğerine ışık hızında iletilmesi değil, anında aktarılması anlamına geliyor.
Geçen yıl bilim insanları, fiziksel bir bağlantısı bulunmasa bile bilgisayar yongalarındaki fotonlar arasında bilginin aktarılabileceğini göstermişti.
Şimdi ise Rochester ve Purdue üniversitelerinden bilim insanları, yeni bir araştırmada kuantum ışınlanmanın elektronlar arasında da gerçekleşebileceğini ortaya koydu.
Hakemli bilim dergileri Nature Communications ve Physical Review X’te yayımlanan iki farklı makalede bulgularını aktaran araştırmacılar, uzak elektronlar arasında kuantum-mekaniksel etkileşimler üretmenin yeni bir yolunu da ilk kez uygulamada gösterdi.
Rochester Üniversitesi'ne göre araştırma kuantum bilgisayarların geliştirilmesinde önemli bir adım olabilir. Dolayısıyla daha hızlı ve verimli işlemci ve sensörler sağlayarak teknoloji, tıp ve bilimde de önemli ilerlemelere ön ayak olabilir.
Kuantum ışınlanma bilim dünyasında kuantum dolanıklık ismiyle biliniyor. Kuantum fiziğinin en temel kavramlarından biri olan dolanıklık, bir atomaltı parçacığın özelliğindeki değişimin çok uzak mesafede bile bulunsa başka bir parçacığın özelliğini etkileyebileceği anlamına geliyor.
Kuantum ışınlanmada aralarında büyük uzaklık bulunan dolanık iki parçacık bulunuyor. Üçüncü bir parçacık denkleme dahil edildiğinde bu iki parçacıktan birinin durumunu değiştiriyor ve onun durum bilgisi dolanık olduğu diğer parçacığa anında “ışınlanıyor.”
Kuantum ışınlanma kuantum bilgi işlemede verilerin iletimi için özel bir anlam taşıyor. Alışıldık bilgisayarların sakladığı ve işlediği en temel veri birimine bit ismi veriliyor ve bu birimde “0” (kapalı) ve “1” (açık) değerlerinden yalnızca biri yer alabiliyor. Kuantum bilgisayarlar ise kubitler (kuantum bit) kullanıyor ve bir kubit “0” ve “1” değerlerine aynı anda farklı olasılıklarla sahip olabiliyor. Kubitlerin aynı anda çok sayıda durumda bulunma (süperpozisyon) ve dolayısıyla veriyi taşıma potansiyeli kuantum bilgisayarlara büyük bir avantaj sağlıyor.
Bilim insanları kısa süre önce elektromanyetik alandaki fotonları kullanarak dolanık kubit çiftleri oluşturulabileceğini göstermişti.
Tekil elektronlardan yapılan kubitlerse yalnızca bu bilgiyi anında aktarmakla kalmadı. Bu bilginin yarı iletken malzemelerde iletilebilmesini de sağladı.
Rochester Üniversitesi’nin fizik doçentlerinden John Nichol şunları söyledi:
Tekil elektronlar umut vadeden kubitler çünkü birbirleriyle çok kolay etkileşime geçebiliyorlar. (...) Elektronlar arasında istikrarlı uzun mesafe etkileşimleri oluşturmak, kuantum bilgi işleme için esastır.
Kuantum ışınlanma için dolanık elektron çiftlerinin oluşturulması ve sonra da birbirlerinden uzaklaştırılmaları gerekiyor. Ancak bu süreç çok zorlu. Fotonlar doğal olarak uzak mesafelere yayılma eğilimindeyken elektronlar genellikle tek bir yere hapsolma eğilimi gösteriyor.
Araştırmacılar bu nedenle “dolanıklık değiş tokuşu” ismi verilen yeni bir yönteme başvurdu. Bu yöntem, dolanık iki parçacıktan birinin üçüncü bir parçacıkla etkileşime geçerek onu da diğer parçacıkla dolanık hale getirmesi anlamına geliyor.
Ekip, bu yöntem sayesinde kuantum işlemcilerin temel bilgi işleme birimi olan kuantum kapıları arasındaki dolanıklığı foton kullanmadan gerçekleştirdi. Şimdiye kadar ki çalışmalarda iki kapı arasındaki dolanıklık yalnızca fotonlarla gerçekleştirilmişti.
Sonuçlar ayrıca, kuantum ışınlanma araştırmaları için de yeni bir yol açmış oldu ve tekil elektronların kubit yarı iletkenlerde kullanışlı olabileceğini gösterdi.
