ENDÜSTRİ 4.0
KUANTUM İNTERNET
Tamamen “hack-lenemez” bir internet mümkün.
İlk telgraftan, günümüzün fiber optik internetine kadar kurulan iletişim ağlarında, sinyallerin bir kısmı mesafe katederken azalabiliyor hatta kaybolabiliyordu.
Bu kaybı düzeltmek için sinyalleri alan ve yükselten ilk sinyal tekrarlayıcılar, 1800'lerin ortalarındaki solma teli telgraf sinyallerini güçlendirmek için geliştirildi. 200 yıl sonra ise sinyal tekrarlayıcılar, uzun mesafeli iletişim altyapımızın ayrılmaz bir parçası haline geldi.
Klasik bağlantılarda: A noktasından B noktasına iletilen bir mesaj yol boyunca, sinyal tekrarlayıcılardan geçerken güçlendirilir ve hataları düzeltilir. Ancak bu süreçte iletilen mesaj herhangi bir noktadaki saldırılara karşı savunmasızdır.
Kuantum bağlantısında ise süreç farklı işler. Kuantum ağları, uzun mesafelerde kuantum ışıklarını iletmek için kuantum ışık parçacıklarını (bireysel fotonları) kullanır. Bu ağların işleyişinde klasik sistemlerin yapmadığı bir hile vardır: “Kuantum Dolaşıklığı” (kuantum entanglement) . Bu hile, atomik parçacıkların kuantum davranışına dayanır. Dolaşmış fotonlar içerikleri bozulmadan veya değişmeden gizlice okunamaz. Bu kavram, kuantum kriptografisi - kuantum fiziği yasaları tarafından güvence altına alınan güvenlik - gibi uygulamaların temelini oluşturur. Ancak, uzun mesafelerde kuantum iletişimi ve büyük ölçekli kuantum interneti gerçekleştirmenin önünde geleneksel foton kayıpları engeli vardır. Ayrıca kuantum iletişimini güvenli kılan aynı fiziksel ilke, bilgi kaybını düzeltmek için de mevcut, klasik tekrarlayıcıların kullanılmasını da imkansız hale getirir.
Okuyamadığınız bir sinyali nasıl güçlendirebilir ve düzeltebilirsiniz? Bu imkansız görünen görevin çözümünü de ''Kuantum Tekrarlayıcı'' olarak adlandırılan teknoloji sağlıyor. Mevcut bir ağ üzerinden bir sinyali güçlendiren klasik tekrarlayıcıların aksine, kuantum tekrarlayıcılar, bir mesajın iletilebildiği dolaşmış parçacıklar ağını oluşturuyor.
Özünde, bir kuantum tekrarlayıcı, küçük, özel amaçlı bir kuantum bilgisayardır.
Böyle bir ağın her aşamasında, kuantum tekrarlayıcılar hataları düzeltmek ve ağın geri kalanının hazır olması ve yeterince uzun süre saklamak için kuantum parçalarının bilgilerini yakalayabilmeli ve işleyebilmelidir.
Ama şimdiye dek bunların sağlanması imkansız gibiydi. Bunun birinci sebebi, tek fotonları yakalamak çok zordu. İkincisi, kuantum bilgileri herkesin bildiği gibi kırılgandır bu da uzun süre şlenmesini ve depolanmasını çok zorlaştırıyordu...
KUANTUM FİZİĞİNDE ÇARE TÜKENMEDİ
Son birkaç yılda, bilim adamları, fiber optik kablolar üzerinden foton çiftlerini, içinde kodlanan bilgileri kesin olarak koruyacak şekilde aktarmayı öğrendiler.
Çin'deki bir ekip, Pekin ve Şanghay arasında 2.000 kilometrelik bir ağ omurgası oluşturmak için bir teknoloji türü kullandı - Ancak bu proje, yeni bir tane kurmadan önce kuantum bağlantısını periyodik olarak kıran ve hacklenme riskini getiren klasik bileşenlere dayanıyordu.
Buna karşılık Delft ağı, uçtan uca kuantum tekniklerini kullanarak şehirler arasında bilgi ileten ilk ağ olacak gibi görünüyor. Delft Teknoloji Üniversitesi'nden Stephanie Wehner liderliğindeki bir ekip, Hollanda'daki dört şehri tamamen kuantum teknolojisi ile birbirine bağlayan bir ağ kuruyor. Bu ağ üzerinden gönderilen mesajlar nihayet “hack”lenemeyecek.
Ancak dolaşmış parçacıkların oluşturulması oldukça zor ve uzun mesafelerde iletilmesi de işi iyice zorlaştırıyor. Wehner’ın ekibi parçacıkları 1,5 kilometreden fazla bir mesafeye gönderebileceğini kanıtladı ve 2020 sonuna kadar Delft ve Lahey arasında bir kuantum bağı kurabilecekleri konusunda oldukça umutlular. Daha büyük mesafelerde kesintisiz bir bağlantı sağlamak için ağı genişleten kuantum tekrarlayıcılar gerekiyor.
Bu tür tekrarlayıcılar şu anda Delft’te olduğu gibi başka yerlerde de tasarım sürecinde. İlkinin ise önümüzdeki 5-6 yıl içinde tamamlanacağı ve 10 yıl içinde kullanmaya başlayacağımız ön görülüyor.