Bir yıl sonra, Çin'in kuantum uydusu deneysel görevini başarıyla tamamladı!
İyi haberler
Sadece bu sabah Pekin saatinin erken saatlerinde, en iyi akademik dergi Nature, Çin takımının uydudan yere kuantum anahtarı dağıtımı ve yerden uyduya kuantum ışınlanmasıyla ilgili iki araştırma sonucunu yayınladı. Hatta iki ay önce, aynı zamanda en iyi akademik dergilerden biri olan Science, Çin'in kuantum dolanıklığıyla dağıtılan bir makale de yayınladı. Şimdiye kadar, Çin'in kuantum uydusu "Mozi" nin üç yerleşik bilimsel deney görevi tamamlandı.
Yaklaşık bir yıl önce olan 16 Ağustos 2016. Çin'in Long March 2D taşıyıcı roketi "Mozi" yi uzaya gönderdi ve bu da büyük endişe uyandırdı. Bu sansasyonel etkinin nedeni, "Mozi" nin sözde bir kuantum bilimi deneysel uydusu olmasıdır. Bu, ülkede veya dünyada ilk kez böyle bir uydu.
Bir yıl geçtiğine göre, "Mozi" ve araştırma ekibi sessizce çalışıyor ve nihayetinde sonuçları var.Bu, elbette heyecan verici ve Çin'in bu alanda gerçek bir lider haline geldiği anlamına geliyor. .
Bugün temsil ettiği "Mozi" ve kuantum iletişim teknolojisine baksak bile, bir yıl sonra, yine de çok gizemli olduğunu hissedeceğiz. Ama bu yüzden çok etkileyici görünüyor. Öyleyse bugün, geçmişte ya da günümüzde olsun, insanları heyecanlandıran ve meraklandıran bu kuantum uyduyu yeniden anlayalım.
Kaynağın izini sürmek
Kuantum dolanıklığının, kuantum mekaniğindeki en tuhaf ve saçma fenomenlerden biri olduğu söylenebilir.Bu fenomen bile matematik tarafından kanıtlanmıştır. Belki de çok mantıksızdır. Dahi Einstein, sözlerindeki "hayaletimsi" fenomene hala inanmıyordu. "Var, matematiğin yanlış olduğunu düşünmeyi tercih ederim" ifadesinin uzun mesafe etkisi. Sonuçta klasik fizik, bir nesnenin yalnızca çevresindeki ortamdan doğrudan etkilenebileceğine inanır. Ölümüne kadar Einstein, kuantum mekaniğinin tamamlanmamış bir teori olduğuna inanıyordu.
Neden öyle diyorsun? Çünkü kuantum dolaşıklığı, iki veya daha fazla parçacığın, artık fiziksel olarak bağlı olmasalar bile, birbirlerinden ayrılmış olsalar bile, birbirleriyle dolanma durumuna girdiklerinde, bir parçacığın durum değişikliği diğer parçacıklara neden olacaktır. Durum değişiklikleri.
İçsel düşüncemize göre, her şeyde herhangi bir değişiklik varsa, bunun doğrudan fiziksel bir etkisi olmalıdır. Kuantum dolanıklığı fenomeni biraz fazla "alışılmadık bir anlamdır" ve insanların böyle bir teoriyi reddetmesi doğaldır.
Neyse ki, kuantum dolaşıklığı olgusu doğrulandı. Örneğin, "Mozi" araştırma projesini yöneten Pan Jianwei'nin ekibi 2005 yılında 13 kilometre uzaklıkta bir kuantum dolaşıklık deneyini tamamladı. Geçen yıl "Mozi" nin piyasaya sürülmesi de bu teoriye dayanan kuantum iletişimi daha uzun bir mesafeden elde etmek için uyduyu bir röle noktası olarak kullanmaya çalışıyordu.
Kuantum dolaşıklık deneyinden sonraki adım kuantum ışınlanmadır. Kuantum dolaşıklık teorisine dayanarak, bilim adamları, A parçacığının bilinmeyen kuantum durumunu birbirinden çok uzak olan B parçacığına aktarabilir ve ikincisini eski haline getirebilir. Elbette bu ne uzun mesafeli bir iletim ne de bir kopya. A parçacığı, gözlemden sonra kaçınılmaz olarak bir durum değişikliğine yol açacaktır ve B parçacığı ayrıca A parçacığının orijinal durumunu elde eder. Dolayısıyla bunlardan sadece biri hedef duruma ulaşabilir. Aslında maddeyi değil de bilgiyi "ilettiği" için, kuantum iletişiminin temellerinden birini oluşturur.
Deneyde, bilimsel araştırma ekibi Tibet'in Ngari bölgesinde bir yer istasyonu kurdu, bir çift dolaşık foton hazırladı ve fotonlardan birini "Mozi" uydusuna fırlattı. Sonra yerde kalan fotonu ve Bell durumunda başka bir fotonu ölçtüler ve dört Bell durumundan birine çökmelerine izin verdiler. Bu bilgiye dayanarak ileri bir dönüşüm gerçekleştirin ve uydudaki fotonlar çoğaltılmış bir kuantum durumuna sahip olabilir.
Bu bilginin iletiminin ışık hızını aşmadığı ve kuantum kanallarına ek olarak iki yerin de Bell durumunun ölçüm sonuçlarını değiş tokuş etmek için telefon ve ağ gibi geleneksel bir kanal hazırlaması gerektiği unutulmamalıdır.
Işınlanma ve kuantum iletişimi arasındaki bağlantıdan bahsettikten sonra, sonuncusunun da şimdilik en pratik kuantum anahtar dağıtımı olduğunu söyleyebiliriz. Dünyada hala kırılamayan şifreleme varsa, budur. Geleneksel şifreleme ne kadar güçlü olursa olsun, aynı zamanda işlemlerin karmaşıklığına da dayanmaktadır.Bilgisayarın performansı giderek arttığında, kırılma riski giderek artacaktır. Kuantum iletişimi farklıdır, fiziksel olarak "kesinlikle güvenli" olduğu söylenebilir.
Neden öyle diyorsun? Çünkü iletişim için bir foton kullanılıyorsa bölünemez, yani "yarım foton" diye bir şey yoktur. Fotonlar doğru bir şekilde kopyalanamaz, bu da kulak misafiri olanların fotonik iletişimlerden bilgi almasını imkansız hale getirir ve bu davranış kaçınılmaz olarak tespit edilecektir.
Bilim ekibinin uydular ile yer arasında deneyler yapmasının nedeni, fotonların yer aktarımı sırasında ciddi şekilde zayıflamasıdır, ancak teorik zayıflama oranı atmosferden iletilirse çok daha düşüktür. Bu deneyin sonuçları ayrıca 1.200 kilometre uzaklıkta, kuantum anahtarlarının uydular ile yer arasındaki iletim verimliliğinin yer fiber kanallarının bir trilyon katı kadar yüksek olduğunu gösteriyor. Uydular saniyede ortalama 40 milyon sinyal foton gönderebilir ve bir seferde 300 kilobit anahtar üretebilir.
Uydu tarafından gerçekleştirilen iletişim şifrelemesinin şekillendiğinde, güvenliğinin niteliksel bir sıçrama yaşayacağı düşünülebilir.
Gidecek uzun bir yol
"Mozi" nin deneysel bir uydu olduğunu not ediyoruz, bu da ekibin bu sefer kurulan üç deneyi başarıyla tamamladığı anlamına geliyor, ancak bu, bu teknolojinin hemen pratik kullanıma sokulabileceği anlamına gelmiyor. Herhangi bir teknoloji, pratik kullanıma girmeden önce uzun bir doğrulama ve test sürecinden geçmelidir, çok karmaşık olduğundan bahsetmiyorum bile.
Ancak her halükarda, bu deneylerin tamamlanması Çin'de kuantum iletişimi yönünde büyük bir dönüm noktası oldu ve bu alandaki araştırmaların ön saflarında yürüyebildi. Ortaya çıkan birleştirme etkisi, daha fazla kaynağı ve daha fazla işbirliğini çekebilir, böylece daha hızlı ilerleme sağlayabilir.
Sadeliğe rağmen araştırma ekibinin kolay olmadığını herkes bilir. Yıl boyunca, yüksek rakımlı alanlarda uzun süredir yer istasyonlarını koruyorlar ve yer ile uyduyu birbirine bağlayan bir iğnenin gözünden tek bir foton çekme görevini tamamlamaları gerekiyor. Böylesine sıkı çalışmayla, gelecekteki sonuçlar dört gözle beklemeye değer.
