Bilişim sektörünün son dönemde yoğun şekilde odaklandığı iletişim hızı ve iletişimin güvenliği konusunda çeşitli alternatifler gündeme geliyor. Bu alternatifler arasında en güçlülerinden olan kuantum iletişim için de çalışmalar devam ediyor.
Çinli bilim insanları, bu alanda yapılan çalışmalarının sonucunda kuantum iletişimin önündeki engellerden birini kaldırmak için büyük aşama kaydetti. İçinde kuantum geçen her şey gibi çok küçük ölçekte çalışılan bu alanda ihtiyaç duyulan detektörler yakında hayatımıza girebilir.
Kuantum iletişim nedir?
Normal şartlar altında bilgiyi iletirken elektrik akımları ve sinyaller kullanıyoruz. Bu bilgiler ne yazık ki dışarıdan gelebilecek saldırılara açık oluyor. Kuantum iletişimde ise bilgiler tek bir fotona yüklenerek gönderiliyor. Bu bilgilerin şifresini çözmek ise sadece bilgileri alan cihazın yapabileceği bir şey.
Kuantum iletişim sayesinde fizik kuralları esnetilebiliyor. Böylece iletişim hem daha hızlı hem de daha verimli hale geliyor. Yine de bu sistemin bazı tehlikeli özellikleri bulunuyor. Birincisi tek bir fotonu tespit edip yakalamanın zorluğu, ikincisi de verinin hassasiyeti. Fotonlarla çevre arasındaki etkileşim ise bilginin bozulmasına neden oluyor.
Bilim insanlarının geliştirdiği yöntem sayesinde fotonlar önce bir uyduya sonra da dünyanın dört bir yanında nereye gönderilecekse oraya gönderiyor. Bu sayede bilginin atmosferden geçerken bozulması riski ortadan kaldırılıyor.
Peki bu yöntem tamamen güvenli mi? Hayır. Uzayın dört bir yanı da bilgiye zarar verebilecek başıboş enerji dalgalarıyla dolu. Bilim insanları da bu ortamda çalışabilecek foton detektörlerine ihtiyaç duyuyor.
Çinlilerden uzayda tek bir fotonu ayrıştırıp yakalayabilen detektör
Çin’de Hefei’de bulunan Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nde Meng Yang ve ekibi tarafından geliştirilen bir sistemin bu sorunu ortadan kaldırdığı açıklandı. Hatta icat iki yıldır uzayda devam eden testlerden de başarıyla çıktı. Bunun için çığ parçalanması adı verilen ve özel durumlarda iletken ve yarı iletkenlerin serbest elektrik akımına izin veren olgu kullanıldı.
Bu yöntemde teknik olarak normalde yarı iletken sisteme çok kuvvetli ve ani elektromanyetik akım uygulanıyor. Sonuç olarak elektronlar birbirine çarparak bir yığın oluşturuyor. Bu yapıya çığ parçalanması deniyor.
Araştırmacılar yıllardır belli parçacıklar ile reaksiyona girebilecek belli sistemler kullanıyordu. Çinli araştırmacılar ise detektörü yüksek enerjili parçalardan koruyacak kalkanı iki katmanlı hale getirerek hem istenmeyen parçacıkları detektörden uzak tutmayı başardı hem de ısı yalıtımı sağladı.
Ekip ayrıca atım sonrası direnç adı verilen tekniği kullanarak detektörlerin hatalı sinyallere açık olduğu süreçte otomatik olarak devre dışı kalmasını sağlamayı da başardı. Böylece hatalı veri çözümlemelerinin önüne geçilmiş oldu.
Işınlamada kullanılan detektör
Dünya üzerinde yapılan ilk ışınlama işlemi, 2017 yılında gerçekleştirilmiştir. Bir foton Dünya’dan yörüngeye ışınlanmıştır. Bu işlem için de gerekli altyapının bir parçasını bu detektörler oluşturmuştu.
Çin bu çalışmalarda büyük avantaj yakalamış gibi gözükse de pek çok kritik alanda Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ile iş birliği yapıyor. Avrupa da kendi Güvenlik ve Kriptografik Görevi (SAGA) üzerinde çalışıyor. Bu devasa kuantum iletişim ağının ne zaman faaliyete geçeceği ise bilinmiyor. ABD ise bu alanda bir adım geride kalmış gibi görünüyor.
