Sonsuz Ark/ Evrensel Çerçeveye Yolculuk
"Atom-atom kristal oluşturma yöntemi, nihayet uzun mesafeli kuantum iletişimini mümkün kılabilir. "
Scientists Just Unlocked Quantum Connections That Reach Across Continents
Aynı kristalin alternatif bir yöntemle üretilmesi, kuantum ağlarının etki alanını önemli ölçüde genişletebilir ve menzillerini yalnızca birkaç kilometreden 2.000 km'ye kadar çıkarabilir. Bu gelişme, kuantum internet olasılığını gerçeğe önemli ölçüde yaklaştırıyor.
Kuantum bilgisayarlar son derece hızlı ve yeteneklidir, ancak uzun mesafelerde birbirine bağlanmaları hala çok zordur.
Dünya Gezegeni Çevresinde Küresel Dünya Çapında İletişim Ağı, Kaynak: Shutterstock
Yakın zamana kadar, iki kuantum bilgisayarının bir fiber kablo üzerinden iletişim kurabileceği en uzak mesafe yalnızca birkaç kilometreydi. Pratikte, bir fiber hat onları doğrudan birbirine bağlasa bile, Chicago Üniversitesi'nin Güney Yakası kampüsündeki bir kuantum bilgisayarı, şehir merkezindeki Willis Tower'da bulunan bir kuantum bilgisayarla bilgi alışverişinde bulunamazdı.
Chicago Üniversitesi Pritzker Moleküler Mühendislik Okulu (UChicago PME) Öğretim Üyesi Dr. Tian Zhong tarafından 6 Kasım 2025'te Nature Communications'da yayınlanan yeni bir araştırma, bu mesafenin dramatik bir şekilde 2.000 km'ye (1.243 mil) kadar genişleyebileceğini gösteriyor.
Zhong'un yöntemi kullanılarak, bir zamanlar Willis Kulesi'ne ulaşamayan aynı UChicago kuantum bilgisayarı, teoride artık Utah'ın Salt Lake City şehrinin dışında bulunan bir kuantum bilgisayarıyla iletişim kurabilir.
Yakın zamanda bu çalışmasıyla prestijli Sturge Ödülü'ne layık görülen Zhong, "İlk kez, küresel ölçekte bir kuantum interneti inşa etme teknolojisi elimizin altında" diyor.
Tian Zhong Kuantum Bilgisayarı ile
Chicago Üniversitesi Pritzker Moleküler Mühendislik Okulu'ndan (UChicago PME) Dr. Doç. Dr. Tian Zhong'un yeni araştırması, kuantum bilgisayarların 2.000 kilometreye (1.243 mil) kadar mesafelerde bağlantı kurmasını mümkün kılarak önceki rekorları altüst edebilir ve kuantum internetini her zamankinden daha yakın hale getirebilir. Kaynak: UChicago Pritzker Moleküler Mühendislik Okulu / Jason Smith
İletişim mesafesini genişletmek için tutarlılık sürelerini uzatmak
Kuantum ağları oluşturmak, kuantum bilgisayarlarını fiber kablo aracılığıyla gönderilen atomlar arasında dolanıklık oluşturarak birbirine bağlamayı gerektirir. Buradaki kilit nokta, bu dolanık atomların kuantum tutarlılıklarını ne kadar süre koruyabildikleridir, çünkü daha uzun tutarlılık süreleri, bilgisayarların daha büyük mesafelerden bağlantı kurmasını mümkün kılıyor.
Zhong ve UChicago PME'deki ekibi, yeni çalışmalarında tek tek erbiyum atomlarının tutarlılık süresini 0,1 milisaniyeden 10 milisaniyenin üzerine çıkardı. Bir vakada, teorik olarak 4.000 km'lik bir bağlantıyı destekleyebilecek 24 milisaniyeye ulaştılar; bu da yaklaşık olarak UChicago PME ile Kolombiya'nın Ocaña şehri arasındaki mesafeye denk geliyor.
MBE ile Yetiştirilen Nadir Toprak Katkılı Kristal Gofret
Geleneksel Czochralski yöntemi yerine moleküler ışın epitaksisi (MBE) adı verilen bir teknik kullanarak nadir toprak katkılı kristaller üreten UChicago PME ekibi, dikkate değer derecede uzun ömürlü kuantum tutarlılığına sahip atom atom bileşenler üretti. Kaynak: UChicago Pritzker Moleküler Mühendislik Okulu / Jason Smith
Yeni bir üretim yöntemi performansı nasıl değiştirir?
Yenilik, yeni veya farklı malzemeler kullanmakta değil, aynı malzemeleri farklı bir şekilde üretmekte yatıyordu. Kuantum dolanıklığını oluşturmak için gereken nadir toprak elementleriyle katkılanmış kristalleri, geleneksel Czochralski yöntemi yerine moleküler ışın epitaksisi (MBE) adı verilen bir teknik kullanarak oluşturdular.
Zhong, Czochralski yöntemi hakkında, "Bu malzemeyi üretmenin geleneksel yolu esasen bir eritme potasıdır," diyor. "Doğru oranda malzemeyi ekleyip her şeyi eritiyorsunuz. 2.000 santigrat derecenin üzerine çıkıyor ve yavaşça soğutularak bir malzeme kristali oluşturuluyor."
Kristali bir bilgisayar bileşenine dönüştürmek için araştırmacılar, onu kimyasal olarak istenen forma "oyuyorlar". Bu, bir heykeltıraşın bir mermer levhayı seçip heykel dışındaki her şeyi yontmasına benziyor.
MBE ise daha çok 3 boyutlu baskıya benziyor. İnce katmanlar halinde püskürterek, ihtiyaç duyulan kristali tam olarak son haline getiriyor.
Tian Zhong'un Araştırma Ekibi
Zhong, "Sıfırdan başlayıp bu cihazı atom atom birleştiriyoruz," diyor. "Bu malzemenin kalitesi veya saflığı o kadar yüksek ki, bu atomların kuantum tutarlılık özellikleri mükemmel hale geliyor."
MBE bilinen bir teknik olmasına rağmen, bu nadir toprak elementleriyle katkılanmış malzemeyi üretmek için daha önce hiç kullanılmamıştır. Zhong ve ekibi, MBE'yi bu amaca uyarlamak için malzeme sentezi uzmanı UChicago PME'den Yrd. Doç. Shuolong Yang ile birlikte çalıştı.
Araştırmaya katılmayan, alanında dünya lideri Fotonik Bilimler Enstitüsü Profesörü Dr. Hugues de Riedmatten, "Bu makalede gösterilen yaklaşım son derece yenilikçi," diyor. "Bu, aşağıdan yukarıya, iyi kontrol edilen bir nanofabrikasyon yaklaşımının, mükemmel optik ve spin tutarlılığı özelliklerine sahip tek nadir toprak iyon kübitlerinin gerçekleştirilmesine ve bunun sonucunda da fiber uyumlu bir cihaz mimarisinde, telekom dalga boyunda emisyonlu uzun ömürlü bir spin foton arayüzüne yol açabileceğini gösteriyor. Bu, kontrollü bir şekilde birçok ağa bağlanabilir kübit üretimi için ilginç ve ölçeklenebilir bir yol sunan önemli bir gelişme."
Laboratuvarda uzun mesafeli kuantum bağlantılarının test edilmesi
Zhong ve ekibi bundan sonra artan tutarlılık süresinin kuantum bilgisayarların uzun mesafelerde birbirlerine bağlanmasını sağlayıp sağlamadığını test edecek.
Zhong, "Fiberi Chicago'dan New York'a kadar yaymadan önce, bunu sadece benim laboratuvarımda test edeceğiz" diyor
Bu, Zhong'un UChicago PME'deki laboratuvarında bulunan ayrı seyreltme soğutucularındaki ("soğutucuları") iki kübitin 1.000 kilometrelik makaralı kabloyla birbirine bağlanmasını içerir. Bu, sonraki adımdır, ancak son adımdan çok uzaktır.
"Şu anda laboratuvarımda üçüncü buzdolabını inşa ediyoruz. Her şey bir araya geldiğinde, yerel bir ağ oluşturacak ve öncelikle laboratuvarımda yerel olarak deneyler yaparak gelecekteki uzun mesafeli bir ağın nasıl görüneceğini simüle edeceğiz," diyor Zhong. "Bunların hepsi gerçek bir kuantum interneti yaratma hedefinin bir parçası ve bu yolda bir dönüm noktasına daha ulaşıyoruz."
Paul Dailing, Chicago Üniversitesi, 27 Kasım 2025, SciTechDaily
Mustafa Tamer, 17.12.2025, Sonsuz Ark, Çeviri, Bilim ve Teknoloji, Aklın Merdivenleri
Referans: Shobhit Gupta, Yizhong Huang, Shihan Liu, Yuxiang Pei, Qiang Gao, Shuolong Yang, Natasha Tomm, Richard J. Warburton ve Tian Zhong tarafından yazılan “Uzun ömürlü tutarlılığa sahip çift epitaksiyel telekom spin-foton arayüzleri”, 6 Kasım 2025, Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-025-64780-6
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.
- Sonsuz Ark Yayınlarının Kullanımına İlişkin Önemli Duyuru için lütfen tıklayınız.