Kuantum bilgisayarlar için yeni bir dönemin kapısı uzayda aralandı. Bilim insanları, ilk kez bir kuantum işlemciyi Dünya yörüngesinde çalıştırmayı başardı. Deney, gelecekte uyduların topladığı büyük miktardaki veriyi Dünya'ya göndermeden önce doğrudan uzayda işlemenin önünü açabilir.
Bugün Dünya yörüngesindeki uydular sürekli veri topluyor. Ancak bu verilerin tamamını yer istasyonlarına aktarmak kolay değil. İletişim kapasitesi ve uyduların yer istasyonlarıyla bağlantı kurabildiği süre, aktarılabilecek veri miktarını sınırlıyor.
Viyana Üniversitesi'nden Philip Walther liderliğindeki araştırma ekibi ise bu soruna farklı bir çözüm üzerinde çalışıyor: Veriyi doğrudan uydunun üzerinde işlemek.
Kuantum işlemci uzaya çıktı
Araştırmacılar, kuantum bilgilerini taşımak için fotonları yani ışık parçacıklarını kullanan bir işlemci geliştirdi. Sistem, foton çiftleri üretiyor ve bunları küçük bir cam çip üzerindeki programlanabilir optik yollara gönderiyor.
Ancak kuantum sistemleri çevresel etkilere karşı oldukça hassas. Sıcaklık değişimleri, titreşim, elektromanyetik etkiler ve radyasyon hesaplamaları bozabiliyor. Roket fırlatmaları ise hassas cihazları çok güçlü titreşimlere maruz bırakıyor.
Ekip bu nedenle işlemcinin hassas parçalarını titanyum tabanlara yerleştirdi ve optik fiberleri özel malzemelerle güçlendirdi. Araştırmacılar fırlatma öncesinde sistemi roket yolculuğunu taklit eden titreşim ve şok testlerinden de geçirdi.
İşlemci bu testleri performans kaybı yaşamadan tamamladı.
510 kilometre yükseklikte çalışmaya başladı
Kuantum bilgisayar 23 Haziran 2025'te Falcon 9 roketiyle yaklaşık 510 kilometre yüksekliğindeki alçak Dünya yörüngesine gönderildi.
Ancak asıl sorunlar yörüngede başladı.
Sistemde fotonları algılamak için altı özel dedektör bulunuyordu. Bunların yalnızca üçü kullanılabilir durumda kaldı. Güneş ışığı da dedektörlerde yoğun parazit oluşturdu ve ölçümleri zorlaştırdı.
Araştırmacılar çözümü Dünya'nın gölgesinde buldu. Uydu yaklaşık her 92 dakikada bir Dünya'nın gölgesine giriyordu. Böylece ekip, her turda yaklaşık 30 dakika boyunca daha temiz ölçüm yapabildi.
Uzaydaki radyasyon yeni bir sorun yarattı
Araştırmacılar sistemi uzaydaki radyasyondan korumak için yaklaşık bir santimetre kalınlığında alüminyum bir kalkan kullandı. Bu koruma elektronlara karşı işe yarasa da protonların etkisini tamamen engelleyemedi.
Yörüngede 52 gün geçiren foton dedektörlerinde bozulma belirtileri ortaya çıktı. Ekip, dedektörlere verilen voltajı değiştirerek sorunun etkisini azaltmaya çalıştı.
Sistemin lazeri de ayrı bir problem çıkardı. Lazerin içinde kullanılan bir yapıştırıcı vakum ortamında gaz saldı. Bu maddeler optik parçaların üzerinde karbon içeren ince bir tabaka oluşturdu ve lazer gücünü düşürdü.
Tüm bu sorunlara rağmen sistem çalışmaya devam etti.
Kuantum etkisi uzayda doğrulandı
Araştırmacılar deney sırasında fotonların kuantum davranışını gösteren Hong-Ou-Mandel girişimini gözlemledi.
Ekip, foton çiftlerini üreten kristalin sıcaklığını değiştirdi. Sıcaklık yaklaşık 32,5 santigrat dereceye ulaştığında fotonların özellikleri birbirine yaklaştı ve beklenen kuantum girişim işareti ortaya çıktı.
Araştırmacılar aynı sonucu iki farklı günde tekrar elde etti. Sistemi bu etkinin oluşmaması gereken başka bir ayara getirdiklerinde ise işaret kayboldu.
Sonuçlar, fotonik kuantum işlemcinin uzay ortamında kuantum davranışını üretip kontrol edebildiğini gösteriyor.
Uydular kendi verilerini işleyebilir mi?
Bu deney, uyduların yakın zamanda kuantum bilgisayarlarla veri işlemeye başlayacağı anlamına gelmiyor. Kullanılan sistem henüz uydu verilerini gerçek anlamda analiz edecek seviyede değil.
Ancak araştırmacılar deneyden elde edilen sonuçlarla uzay koşullarına daha dayanıklı kuantum işlemciler geliştirmeyi hedefliyor.
Uzun vadede bu sistemler, uyduların topladığı verileri yörüngede sınıflandırıp sıkıştırabilir. Böylece uydular bütün ham veriyi Dünya'ya göndermek yerine yalnızca işlenmiş sonuçları aktarabilir.
Bu yaklaşım özellikle büyük miktarda veri üreten Dünya gözlem uydularında iletişim yükünü azaltabilir.
Araştırmanın sonuçları henüz hakem değerlendirmesinden geçmedi ve çalışma ön baskı olarak yayımlandı.
RSA şifrelemesini kırmak için bugüne kadarki en hızlı kuantum yöntemi geliştirildiGüncel
Bilim dünyasını heyecanlandıran keşif: Bir foton ikiye bölünürse ne olur?Güncel