Kuantum İnternet Nedir?

Kuantum mekaniğinin son çalışmalarından biri olan kuantum internet, sonsuz sayıda değer alabilen kubitlerle çalışan bir sistem. Kuantum internet, normal internete göre kat kat fazla güvenlik sağlıyor. Kullandığı kubitler sayesinde daha fazla bant genişliğine sahip olan kuantum internet hakkındaki detaylar yazımızın devamında.

A- A+

18.05.2020 tarihli yazı 10500 kez okunmuştur.

Modern fiziğin önemli bir parçası olan kuantum mekaniği bilim insanları tarafından keşfedilmeye devam ediyor. 1900’lü yıllarda ortaya çıkan kuantum mekaniği üzerinde çalışmalar yapılıyor ve yeni gelişmeler ortaya çıkıyor. Peki, kuantum mekaniği nedir ve ne işe yarar? Kuantum mekaniği atom ve atom altı ölçekte madde ve ışığın davranışını inceleyen fizik dalıdır.

Kuantum mekaniği, elektronlar, nötronlar, protonlar, kuarklar, ve gluonlar gibi atomu oluşturan parçacıkların özelliklerini ve birbirleri arasındaki ilişkiyi inceleyerek açıklamaya çalışır. Kuantum mekaniği, ultra hassas saatler, bit yerine kubit (kuantum bit) kullanan kuantum bilgisayarları, ve gelişmiş mikroskop gibi aletlerin yapımında yaygın olarak kullanılıyor. Yıllar ilerledikçe kuantum mekaniğinin olanakları, yapılan çalışmalar sonucu ortaya çıkıyor. Bu çalışmaların son sonuçlarından bir tanesi de kuantum internet.

Kuantum İnterneti Nasıl Çalışır?

Günümüz internet ağı, 0 ya da 1 değerini ifade edebilen bitleri kullanır. Kuantum internet ağı ise sonsuz sayıda değer alabilen ve kuantum bilgisayarlarda da kullanılan kubiti yani kuantum bitini kullanacak. Araştırmacılara göre aradaki bu büyük fark, kuantum internete daha fazla bant genişliği sağlayacak, güçlü kuantum bilgisayarları ve diğer cihazları birbirine bağlamayı sağlayacak ve sahip olduğumuz internet ile çalıştıramadığımız devasa uygulamaları çalıştırmaya olanak sağlayacak.

►İlginizi Çekebilir: Kuantum Nokta Ekran Nedir?

Chicago Üniversitesi Pritzker Moleküler Mühendislik Okulu'nda kuantum bilgi profesörü olan ve kuantum döngü projesine liderlik eden David Awschalom: “Kuantum internet, bilgisayarların, ağların ve sensörlerin, birbirleri arasındaki bilgi alışverişini kolaylaştıracak. Kuantum internet, algılama, iletişim ve bilgi işlemin kelimenin tam anlamıyla tek bir varlık olarak birlikte çalıştığı kuantum ekosisteminin platformu olacaktır.”

Kuantum internet, günümüz internet ağını tamamen ortadan kaldıracak yeni bir ağ sistemi değil. Aksine günümüz internet ağının bir tamamlayıcısı veya bir dalı olacak. Kuantum internet, normal internete göre daha fazla koruma sunacak. Örneğin İstanbul’dan Ankara’ya yollanan bir mesaj düz bir hat üzerinde gidecektir. Yol boyunca mesajı ileten sinyaller bozulacak, yineleyiciler bozulan sinyalleri yakalayıp yükseltecek ve hataları düzeltecek ve mesaj iletilmiş olacak. Ancak bu süreç sırasında yollanılan mesaj kırılabilir ya da engellenebilir. İşte burada Kuantum internet devreye giriyor.

Mesaj kuantum internet ağı ile yollanmış olsaydı siber saldırı riski olmazdı. Çünkü kuantum ağları, siber saldırılara karşı güvenli olan mesajları yollamak için hafif foton parçaları kullanıyor. Los Alamos Ulusal Laboratuvarı araştırmacısı Ray Newell: “Matematiksel karmaşıklığı kullanarak bir mesajı şifrelemek yerine, kuantum fiziğinin kendine özgü kurallarına güvenebiliriz. Kuantum ağıyla yollanan mesajı kopyalayamaz, parçalayamaz ve mesajı değiştirmeden bakamazsınız bile. Kısacası mesajı ele geçirmeye çalışmak mesajı yok eder. Kuantum internetin getirdiği bu özellik, bugün mevcut olan her şeyden çok daha güvenli olacak şifrelemeyi mümkün kılacaktır.” dedi.

Geçen yıl Çinli fizikçiler dünyanın ilk kuantum uydusunu fırlatmayı başardı. Uyduyu kızılötesi ışığın hassas fotonlarında kodlanmış bilgi parçaları göndermek ve almak için tasarladıklarını belirten fizikçiler, mevcut herhangi bir bilgi aktarma sisteminden çok daha güvenli olabileceğini söylüyor. Uyduyla ilgili araştırmalara öncülük eden Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden Jian-Wei Pan, önümüzdeki beş yıl içinde daha fazla kuantum uydusu fırlatmak istediğini söyledi. Pan, 2030'a kadar, kuantum iletişimin birden fazla ülkeye yayılmasını umuyor. Böylece kuantum iletişimin ve kuantum internetin temelleri atılmış oldu.

Louisiana Eyalet Üniversitesinde araştırmacı olan Sumeet Khatri: ” Kuantum internet kavramını anlamanın en kolay yolu kuantum ışınlanma kavramından geçiyor. Kuantum ışınlamada, iletişim kurmak isteyen iki kişi, birbirine dolaşık bir çift kuantum parçacığını paylaşır. Daha sonra, bir dizi işlemle gönderici alıcıya herhangi bir kuantum bilgisi gönderebilir.” dedi. Kuantum internet, bütün dünyadaki birbirine dolaşık kuantum parçacığı çiftleri sonucunda oluşuyor. Ancak bu çiftlerin tüm dünyaya düzgün bir şekilde dağıtılması büyük bir sorun. Eğer dolaşık kuantum parçacık çiftleri düzgün bir şekilde dağıtılırsa kuantum mekaniğinin kullanıldığı birçok alan büyük bir ilerleme kaydedecek.

Kuantum İnternetin Avantajları

Araştırmacılar kuantum internetin birçok alanı olumlu anlamda etkileyeceğini düşünüyor. Örneğin; GPS navigasyonu bugün olduğundan daha kesin bir hale gelecek. Bilim insanları yerçekimi dalgalarının dalgalanmasını tespit edebilecekler ve Dünya'nın yerçekimi alanını ayrıntılı olarak haritalayabilecek. Kuantum internet sayesinde süper güçlü kuantum bilgisayar ağlarının birlikte çalışması ve inanılmaz derecede karmaşık simülasyonlar oluşturması da mümkün olabilir. Bu, araştırmacıların moleküllerin ve proteinlerin davranışlarını daha iyi anlamalarını ve yeni ilaçlar geliştirmelerini ve test etmelerini sağlayabilir. Araştırmacılar kuantum internetin, evrenin çalışma mekanizmasına yardımcı olabileceğini bile düşünüyor. Ayrıca daha önce bahsettiğimiz gibi kuantum internet maksimum güvenlik sağlıyor.

Kuantum Mekaniğinin Getirdiği Zorluklar

Yukarıdaki örneklerden herhangi biri gerçekleşmeden önce, araştırmacılar kuantum internetin nasıl kurulacağını bulmalı ve kuantum mekaniğinin belirsizliği dikkate alındığında, bu kolay olacak gibi durmuyor. Uzmanlar: “Klasik dünyada bilgileri kodlayabilir ve kaydedebilirsiniz ve çürümez. Kuantum dünyasında, bilgiyi kodlarsınız ve neredeyse anında bozulmaya başlar.” dedi.

Başka bir sorun ise kuantum bilgisine karşılık gelen enerji miktarının gerçekten düşük olması. Enerji miktarındaki bu düşüklük, dış dünya ile etkileşimi engellemekte büyük bir sorun yaratıyor. Ayrıca kuantum sistemleri genellikle çok düşük sıcaklılarda veya havasız ortamlarda çalışıyor.

►İlginizi Çekebilir: Dünyanın En Güçlü Kuantum Bilgisayarı Geliyor

Kuantum alanındaki araştırmalar yıllardır devam etse de kuantum tam anlamıyla anlaşılmış değil. Fizikçiler hala kuantum sinyallerini çok iyi kontrol edip manipüle edemiyorlar. Fırlatılan kuantum uydusu sinyal gönderip alabiliyor, ancak kuantum bilgilerini depolayamıyor. Geliştirilmiş en iyi kuantum hafızaları sadece bir saatten az bir süre bilgiyi koruyabiliyor. Araştırmacılar hala hangi malzemenin en iyi kuantum hafızasını görevini gördüğünü bilmiyorlar. Fırlatılan kuantum uydusunun maliyeti oldukça fazla ve kuantum sinyallerinin menzili oldukça düşük. Ayrıca kuantum sinyalleri, elektronik sinyal gibi yükseltilemiyor. Bu yüzden araştırmacılar uzun mesafelerde sinyal iletebilen kuantum tekrarlayıcı adını verdikleri özel cihazlar geliştiriyorlar.

Kuantum mekaniği alanındaki gelişmeler yıllardır devam etse de kuantumun oluşturduğu düzensizlikler yüzünden tam olarak kavranmış bir alan değil. Kuantum interneti gibi sistemler kurmak için henüz çok erken. Her türlü kuantum donanımına ihtiyaç var. Ancak fırlatılan uydu gibi çalışmalar ile bu teknolojinin temeli atılmış oldu.

Kaynak:

►howstuffworks
►wired
►britannica
►smithsonianmag