Kuantum uyduları şu anda ultra güvenli iletişim için dolaşmış ışık parçacıklarını uzaydan farklı yer istasyonlarına gönderiyor. Yeni araştırmalar, bu sinyalleri Dünya’dan bir uyduya yukarıya göndermenin de mümkün olduğunu gösteriyor; bir zamanlar mümkün olmadığı düşünülen bir şey.
Bu buluş, mevcut kuantum uydu iletişiminin önündeki önemli engellerin üstesinden geliyor. Yer istasyonu vericileri daha fazla güce erişebilir, bakımı daha kolaydır ve çok daha güçlü sinyaller üretebilir; böylece uydu rölelerini kullanan gelecekteki kuantum bilgisayar ağlarına olanak sağlanır.
Profesör Simon Devitt, Profesör Alexander Solntsev ve Sidney Teknoloji Üniversitesi’nden (UTS) bir araştırma ekibi tarafından yürütülen “Yukarı bağlantı uydu kanalları aracılığıyla kuantum dolaşma dağıtımı” başlıklı çalışma dergide yayınlandı. Fiziksel İnceleme Araştırması.
Çin, 2016 yılında uzaydan kuantum şifreli bilgilerin iletilmesine ilişkin ilk deneyleri mümkün kılan Micius uydusunu fırlattı. 2025 yılında Jinan-1 mikro uydusu, Çin ile Güney Afrika arasındaki 12.900 km’lik kuantum bağlantısıyla bu ilerlemeyi genişletti.
Profesör Solntsev, “Mevcut kuantum uyduları uzayda dolaşmış çiftler oluşturuyor ve ardından bu çiftlerin her bir yarısını Dünya üzerinde ‘aşağı bağlantı’ adı verilen iki yere gönderiyor” dedi. “Genellikle gizli bir anahtar oluşturmak için yalnızca birkaç fotonun (ışık parçacıklarının) gerekli olduğu kriptografi için kullanılıyor.”
Dolanık foton çiftlerinin yerde yaratılıp yukarıya, uyduya gönderildiği fikri ise ciddiye alınmamıştı. Sinyal kaybı, girişim ve saçılma nedeniyle “uplink” yaklaşımının işe yaramayacağı düşünülüyordu.
“Buradaki fikir, iki tek ışık parçacığını, ayrı yer istasyonlarından, Dünya’nın 500 km üzerinde yörüngede dönen ve saatte yaklaşık 20.000 km hızla hareket eden bir uyduya göndermek, böylece kuantum girişimine maruz kalacak kadar mükemmel bir şekilde buluşuyorlar. Bu mümkün mü?” dedi Profesör Devitt.
“Şaşırtıcı bir şekilde, modellememiz bir yukarı bağlantının mümkün olduğunu gösterdi. Dünyadan gelen arka plan ışığı ve aydan gelen güneş ışığı yansımaları, atmosferik etkiler ve optik sistemlerin kusurlu hizalanması gibi gerçek dünya etkilerini dahil ettik” dedi.
Araştırmacılar, yukarı bağlantı konseptinin yakın gelecekte dronlar veya balonlardaki alıcılar kullanılarak test edilebileceğini ve bunun, küçük düşük yörüngeli uydular kullanılarak ülkeler ve kıtalar arasında gelecekteki kuantum ağlarının önünü açabileceğini öne sürüyor.
Profesör Devitt, “Kuantum internet, mevcut yeni ortaya çıkan kriptografik uygulamalardan çok farklı bir canavardır. Aynı temel mekanizmadır ancak kuantum bilgisayarları bağlamak için önemli ölçüde daha fazla fotona, yani daha fazla bant genişliğine ihtiyacınız vardır” dedi.
“Yukarı bağlantı yöntemi bu bant genişliğini sağlayabilir. Uydunun, yerdeki kayıpların üstesinden gelmek için gereken saniyede trilyonlarca trilyonlarca fotonu üretecek kuantum donanımı yerine, yalnızca gelen fotonlara müdahale etmek ve sonucu rapor etmek için kompakt bir optik birime ihtiyacı var ve yüksek bant genişliğine sahip bir kuantum bağlantısına izin veriyor. Bu, maliyetleri ve boyutu düşük tutuyor ve yaklaşımı daha pratik hale getiriyor.”
“Gelecekte kuantum dolaşıklık biraz elektriğe benzeyecek. Hakkında konuştuğumuz, başka şeylere güç veren bir meta olacak. Genellikle kullanıcı tarafından görülmeyecek bir şekilde üretiliyor ve aktarılıyor; biz sadece cihazlarımızı takar ve kullanırız. Bu sonuçta büyük kuantum dolaşma ağları için de aynı olacak. Hem dolaşma kaynağına hem de güç kaynağına bağlanan ve her ikisini de faydalı bir şey yapmak için kullanan kuantum cihazları olacak” dedi.
Proje, UTS Mühendislik ve Bilişim Fakültesi ile Fen Fakültesi’nden uzmanları bir araya getirerek kuantum ağı, sistem modelleme ve fotonik alanındaki güçlü yönleri bir araya getiriyor. UTS’deki fakülteler arası işbirliğinin büyük teknoloji zorluklarına nasıl çözüm getirdiğini vurguluyor.
