Page 82 - bilgem-teknoloji-dergisi-9

Kuantum

olarak SQUARE ve KuHa projeleri hâlihazırda yürütülmek- Ancak kullanılan bu teknolojiler için yüksek vakum ve
tedir. SQUARE projesi silikon fotoniklerine dayalı yeni Kuantum fiziği, atom altı parçacıklarda çoğu zaman görüntülenecek örneklerin belli malze-
nesil kuantum cihazları geliştirerek kompakt, güvenilir ve açıkça görünen ve klasik mekanik melerle kaplanması gerekmektedir. Optik mikroskop-
verimli bileşenler sağlamayı, uzun mesafeli yüksek hızlı lar ise herhangi bir vakum gereksinimi olmaksızın,
kuantum anahtar dağıtımı ile güvenli kuantum iletişim yasalarıyla açıklayamadığımız bir fizik örnekleri kaplama gerektirmeden oldukları haliyle gö-
ağlarının inşasını amaçlayan bir Avrupa Birliği projesi- alanıdır. rüntülemede etkilidirler. Bu avantajlarına rağmen optik
dir. Genel amacı, çip tabanlı kuantum ağları oluşturmak mikroskopların çözünürlük limitleri kullanım alanlarını
için gerekli silikon-fotonik kuantum teknolojilerini geliş- sağladığı için bu özellik savunma alanında çok avantajlı kısıtlamaktadır.
tirmektir. TÜBİTAK BİLGEM tarafından yönetilen iş pa- bir durumdur.
ketinde çip üzerine verimli bir şekilde kuantum rastgele Görüntülemede çözünürlük alt limitlerini indirme hu-
sayı üreteci elde etme konusunda çalışılmaktadır. Yine Bir diğer önemli konu kuantum radarın yerinin belli ol- susu bilim ve mühendislik alanları için çok önemlidir.
kuantum fiziğinin doğasında var olan ‘rastgelelik’ bu tür mamasıdır. Klasik radar, düşman uçaklarını göremeyip Uzun süredir görüntüleme kalitesinin ve görüntü çözü-
bir üreteçle sağlanacaktır ve bu kuantum haberleşme gözden kaçırabiliyorken kuantum radar, radara bağlı bir nürlüklerinin nasıl geliştirilebileceği üzerine çalışmalar
sistemleri için oldukça aranan bir özelliktir. bilgisayar ile gelen görüntüleri tek tek incelemektedir. yapılmaktadır. Çok düşük boyutlarda bakıldığında, iki
Elektromanyetik dalgaların kuantum fiziği özelliklerinden parçacık tek bir parçacık gibi görünmeye başlar. Örnek
Dünyanın belirli yerlerinde fiber kuantum haberleşme yararlanan bu sistem, görüntülerin gerçeğini sahtesinden vermek gerekirse, optik olarak bunu çözmek için bir
ağları döşenerek bir kuantum ağı yaratma girişimleri de- ayırt edebilmektedir. Klasik bir radar, geri yansıyan foton- elektron mikroskopu ile görüntü aldığımızda belli bir
vam etmektedir. Ülkemizde bu konuyla ilgili geliştirilen ları doğal ışımalardan ayırt edememektedir. Kuantum çözünürlük limitini aşamayız. Dolanık fotonların kul-
KuHa projesi ise yeni desteklenmiş dolanıklık temelli ku- radar ise, kendi bünyesinde tuttuğu fotonlar sayesinde, lanımıyla bu çözünürlük limitlerinin aşılması mümkün
antum haberleşme ağının şehir-içi modeli olabilecek bir dolanık olan fotonları diğer sinyaller arasında kolaylıkla hale gelebilir. Bu alanda yapılacak çalışmalar ile ast-
projedir. Bu projede amaç kuantum anahtar dağıtımı ile tanımaktadır. ronomiden biyomedikal uygulamalara kadar çok geniş
güvenli haberleşmenin sağlanmasıdır. Ana hedef, ara- bir alanda görüntüleme teknolojisi ürünleri geliştirile-
larında klasik haberleşme bağlantısı bulunan, en az üç Kuantum radar projesi için TÜBİTAK BİLGEM ve Özye- bilecektir.
düğümden oluşan ve gerçek zamanlı anahtar dağıtımı ğin Üniversitesi bünyelerinde çalışan araştırmacılardan ve bu sistemlerin askeri ve savunma alanında kendine
yapılabilen bir kuantum haberleşme ağı oluşturmaktır. oluşan bir ekip çalışmalarını sürdürmektedir ve şu anda Kuantum Hesaplama geniş bir yer bulacağı öngörülmektedir.
Klasik kriptografi yöntemlerinin, kuantum bilgisayarları- kuantum radar laboratuar ortamında 2 m’lik bir mesafe Kuantum teknolojileri başlığı altında inceleyebileceği-
nın yapım eşiğinde olmasından dolayı güvenilir sayılma- için çalışır durumdadır. Aslına bakılırsa, radar olarak isim- miz bir diğer proje tuzaklanmış Küp Uydu ile Haberleşme
dığından bahsetmiştik. Bu noktada, kuantum anahtar lendirme pek de doğru sayılmaz ama ileride aktif şekilde Kuantum kriptografi, tek atom ile tek foton etkileşimi- Kuantum teknolojileri alanında küp uydularla haberleş-
dağıtımı probleme çözüm sunmaktadır. kullanılmaya başlandığında, kuantum radarı belki de QU- üçüncü bir tarafın ni maksimize etmektir. Atom-fo- me konusunda da oldukça ciddi çalışmalar yapılmak-
DAR olarak isimlendiririz, kim bilir? ton etkileşimlerinin güçlendi- tadır. Küp uyduların ağırlıkları azdır ve fırlatma amacıy-
Kuantum Radar bir haberleşmeyi rilmesi üzerine uzun zamandır la kullanılan roketlerde az yakıt kullanmak yeterlidir.
TÜBİTAK tarafından desteklenen bir diğer proje kuantum Kuantum Görüntüleme dinleme olasılığını süregelen çalışmalara rağmen Ayrıca çok fazla parçadan oluşmadıkları için tasarım-
radardır. Kuantum radarda dolanık fotonlar gönderildiği Günümüzde çok yüksek çözünürlükte görüntüleme sağ- hala bu etkileşim istenilen düze- ları da avantajlıdır. Küp uydularda kullanılan malzeme-
için, radar fark edilse veya fotonların benzeri gönderilse layabilen taramalı elektron mikroskobu, atomik kuvvet tamamen ortadan ye getirilememiştir. Atom fiziği ler çoğunlukla ucuz cihazlardır. Küp uydular, genellikle
bile dolanıklık ortadan kalkmaktadır. Güvenliği yüzde yüz mikroskobu gibi birçok farklı teknolojiler geliştirilmiştir. kaldırmaktadır. alanında tek foton düzeyinde uzaktan algılama ve iletişim için kullanılmaktadır.
doğrusal olmayan tepki almak
hala ciddi bir zorluk olarak kar- Küp şeklindeki küçük uydular sayesinde uzayda araş-
şımıza çıkmaktadır. Doğrusal olmayan optik analiz ko- tırma yapmak çok daha kolay ve hızlıdır. Kuantum
nusunu en iyi atom-foton etkileşimi üzerinden anlamak uyduları olarak kullanılmaları sayesinde ise kuantum
mümkündür. Çünkü bir atom aynı anda birden fazla fo- internet, kuantum ışınlama gibi teknolojilere de sahip
tonu soğuramaz ve yayamaz, yani aynı anda sadece bir olunacaktır. Çok daha hızlı canlı yayın ve internet hızı
foton ile etkileşime girebilir. Bu çalışmayla foton taban- sağlanabilecek, sosyal medya hesabı veya banka he-
lı kuantum bilgisayarlarında yazma, okuma ve hafızaya saplarının çalınması gibi tehlikelere karşı ek korunma
kaydetme işlemlerinin verimli bir şekilde yapılabilmesi- sağlanmış olacaktır.
nin sağlanması hedeflenmektedir.
Referanslar
Kuantum Navigasyon (İvmeölçer) [1] Kadir Durak, Naser Jam, Cagri Dindar, Object Tracking
Yakın gelecekte yapılması planlanan bir kuantum and Identification by Quantum Radar, arXiv:1908.06850 [qu-
teknolojisi de, kuantum navigasyon (ivmeölçer) sis- ant-ph]. (2019)
temidir. Navigasyon sistemleri, bir nesnenin hızının [2] Abdulrahman Dandasi, Helin Ozel, Orkun Hasekioglu, Ka-
zamanla nasıl değiştiğini ölçer ve başlangıç noktası dir Durak, Optical Post Processing for High Speed Quantum
ile bulunduğu yeni konum arasını hesaplar. Kuantum Random Number Generators, arXiv:1909.04909 [quant-ph].
navigasyon, dışardan bir sinyale gereksinim duymayan (2019)
bağımsız bir sistemdir ve geleneksel navigasyon yak- [3] Zhongkan Tang, Rakhitha Chandrasekara, Yue Chuan
laşımına göre çok daha güvenilir ve hassastır. Mevcut Tan, Cliff Cheng, Kadir Durak & Alexander Ling, The photon
sistemlerde Küresel Konumlama Sistemi’ nin (GPS) pair source that survived a rocket explosion, Scientific Re-
çalışması uydulara bağlıdır ve eğer uydular zarar gö- ports 6, 1-5 (2016)
rürse çalışmayacaktır. Buna ek olarak, yeraltı veya dağ- [4] Kuniyil, H., Ozcimen, S., & Durak, K. Tailoring the down
larla çevrili bir yerde GPS çekiminde sorunlar oluşabi- conversion emission profile via direct imaging with a came-
lir. Kuantum navigasyon ile bu problemler çözülebilir ra. arXiv preprint arXiv:1909.04921. (2019)

80 81