USTC, 2026 Kuantum Yineleyici Atılımını Gerçekleştirdi

2026 başlarında, **Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (USTC)** araştırmacıları, **kuantum tekrarlayıcılar** için ölçeklenebilir bir yapı taşı sergileyerek **kuantum bilişim** ve iletişiminde dönüm noktası niteliğinde bir başarıya imza attı. Nature dergisinde yayımlanan bu ilerleme, 10 kilometrelik fiber optik kablo üzerinde dolanıklık kurmak için uzun ömürlü **tuzaklanmış iyon kuantum bellekleri** ve verimli telekom arayüzlerini kullandı. **Hao Li**, **Yi Yang** ve **Ye Wang** liderliğindeki ekip, uzak kuantum durumlarının hızlı dekoleransının üstesinden gelerek, şehir ölçeğindeki kuantum ağlarının fiziksel ve teknolojik olarak uygulanabilir olduğuna dair ilk pratik kanıtı sundu.

Küresel bir **Kuantum İnternet** vizyonu; kuantum iletişimi, kuantum metrolojisi ve **dağıtık kuantum hesaplamanın** sorunsuz entegrasyonuna dayanmaktadır. Böyle bir ağ, yüksek çözünürlüklü algılama ve hesaplama görevlerinde üstel hızlanmalar sunarak bilginin işlenme ve korunma biçiminde bir paradigma değişikliği vaat ediyor. Ancak, bu ağın fiziksel temeli, parçacıkların mesafeden bağımsız olarak birbirine bağlı kaldığı bir fenomen olan **dolanıklığın**, geniş coğrafi alanlar genelinde deterministik dağıtımını gerektirir. Yakın zamana kadar, bu hassas bağlantıları uzun mesafelerde sürdürmek için gereken altyapı, sektörün en önemli "kayıp halkası" olarak kalmıştı.

Kuantum tekrarlayıcılar fiber optikteki foton kaybını nasıl çözer?

**Kuantum tekrarlayıcılar, uzun iletişim hatlarını daha kısa segmentlere ayırarak ve sinyali doğrudan güçlendirmeden bunları birbirine bağlamak için dolanıklık değiş-tokuşunu kullanarak fiber optikteki foton kaybının üstesinden gelir.** Başarılı bağlantı onayını beklerken bilgiyi depolamak için **kuantum bellekleri** kullanan bu tekrarlayıcılar, genellikle uzun mesafeli iletim sırasında meydana gelen **dekoleransı** önler. Bu yöntem, klasik sinyallerin güçlendirilmesiyle aynı şekilde kuantum durumlarının kopyalanmasını engelleyen **kopyalanamazlık teoremini** etkili bir şekilde devre dışı bırakır.

Geleneksel fiber optik telekomünikasyonda sinyal kaybı, ışığın yoğunluğunu artıran amplifikatörler aracılığıyla yönetilir. Ancak **kuantum bilişim** ve iletişim alanında, bir kuantum durumunu kopyalamaya veya güçlendirmeye yönelik herhangi bir girişim orijinal bilgiyi yok ettiği için standart amplifikatörler kullanılamaz. Cam fiberlerdeki bu **üstel foton kaybı**, tarihsel olarak fiber tabanlı kuantum iletişimini nispeten kısa mesafelerle sınırlamıştır. **Kuantum tekrarlayıcılar**, yerel segmentler içinde dolanıklık oluşturup ardından bu dolanıklığı bir sonraki segmente "aktararak" sinyal kopyalamaya gerek duymadan yüzlerce, hatta binlerce kilometreye yayılabilen sürekli bir bağlantı oluşturur ve bu sorunu çözer.

2026 yılında kuantum tekrarlayıcılarda hangi yeni gelişmeler yaşandı?

**2026'daki temel atılım, 10 km üzerinde bellek-bellek dolanıklığı kurmak için uzun ömürlü tuzaklanmış iyon belleklerin ve yüksek görünürlüklü tek foton dolanıklık protokolünün geliştirilmesini içeriyordu.** **Hao Li** ve meslektaşları tarafından hazırlanan bu araştırma, kurulum için gereken süreyi aşan dolanıklık ömürlerine ulaşarak **uzak kuantum belleklerindeki** kritik hızlı dekolerans darboğazını çözdü. Bu, teorik laboratuvar tasarımlarından şehir ölçeğindeki **kuantum bilişim** ağlarını destekleyebilecek işlevsel donanıma geçişi simgeliyor.

USTC ekibi tarafından uygulanan metodoloji, birkaç temel teknolojik yeniliği içermektedir. İlk olarak, diğer katı hal sistemlerine kıyasla önemli ölçüde daha uzun koherens süreleri sunan **tuzaklanmış iyon teknolojisini** kullandılar. İkinci olarak, iyonların iç kuantum durumlarını mevcut fiber optik altyapıyla uyumlu fotonlara dönüştüren **verimli bir telekom arayüzü** geliştirdiler. Bu, araştırmacıların 10 kilometrelik bir fiber hattı üzerinden, dolanıklığın kurulması için geçen ortalama süre içinde **bellek-bellek dolanıklığını** sürdürmelerine olanak tanıdı. Bu senkronizasyon, kuantum bilgisinin zincirdeki bir sonraki halka hazır olmadan önce yok olmamasını sağladığı için ağın ölçeklendirilmesinde hayati bir ön koşuldur.

Kuantum tekrarlayıcılar cihazdan bağımsız QKD'yi nasıl mümkün kılacak?

**Kuantum tekrarlayıcılar, yüksek sadakatli dolanıklık dağıtımını doğrudan fiber bağlantılar için imkansız olan mesafelere yayarak cihazdan bağımsız kuantum anahtar dağıtımını (DI-QKD) mümkün kılar.** Asimptotik limitte 101 kilometre üzerinde pozitif bir gizli anahtar oranını doğrulayan **USTC** ekibi, **kuantum tekrarlayıcıların** "hacklenemez" iletişimi kolaylaştırabileceğini kanıtladı. Bu, donanımın dahili kusurlarından bağımsız olarak iletişimin güvenliğinin fizik yasalarıyla garanti altına alınmasını sağlar.

**DI-QKD**'nin şehir ölçeğindeki pratik gösterimi, belki de bu araştırmanın en önemli yakın vadeli uygulamasıdır. Ekip, 10 km'lik bir mesafe üzerinden yaklaşık 405.000 **Bell çiftinden** 1.917 gizli anahtarı başarıyla elde etti. Bundan önce DI-QKD mesafe açısından ciddi şekilde sınırlıydı; bu yeni araştırma ulaşılabilir menzili iki büyüklük mertebesinden fazla artırıyor. Kurumsal, finansal ve kişisel veri güvenliği için bu, **kuantum kriptografisinin** verileri en gelişmiş klasik veya kuantum hackleme girişimlerine karşı bile koruduğu bir geleceğe doğru geçişi temsil ediyor.

Bu tekrarlayıcılar ölçeklenebilir bir mimari için temel "yapı taşları" işlevi gördüğünden, **kuantum bilişim** alanı için sonuçlar oldukça derindir. Dolanıklığın saflaştırma ve değişim için yeterince uzun süre kurulup korunabileceğini kanıtlayan **Hao Li** ve meslektaşları, çok düğümlü ağlar için bir taslak hazırladılar. 101 km üzerinde pozitif bir anahtar oranına ulaşma yeteneği, kuantum düğümlerinin mevcut klasik internet merkezlerine benzer aralıklarla yerleştirilebileceği ve dünyayı klasik iletişimden kuantum-güvenli iletişime geçiren hibrit bir altyapıya yaklaştığımızı gösteriyor.

Geleceğe bakıldığında, **kuantum bilişim** araştırmalarının odağı, bu tekrarlayıcı modüllerinin mevcut ticari fiber ağlara entegrasyonuna kayacaktır. USTC ekibi ve daha geniş bilim camiası için "Sırada Ne Var" sorusu, gizli anahtar oranını daha da artırmak için **dolanıklık saflaştırma** sürecini optimize etmeyi ve ağı bir örgü (mesh) konfigürasyonunda birden fazla düğümü içerecek şekilde genişletmeyi içeriyor. Bu sistemler 10 km'den 100 km'ye ve sonunda küresel ölçeklere taşındıkça, güvenli ve birbirine bağlı bir **Kuantum İnternet** hayali, teorik fizikten küresel telekomünikasyon gerçeğine dönüşüyor.

• **Temel Araştırma:** Ölçeklenebilir kuantum ağları için kuantum tekrarlayıcıların bir yapı taşı.
• **Baş Yazarlar:** Hao Li, Yi Yang, Ye Wang (USTC).
• **Önemli Kilometre Taşı:** 101 km asimptotik kapasite ile 10 km fiber dolanıklığı.
• **Teknoloji:** Tuzaklanmış iyon kuantum bellekleri ve telekom arayüz dönüşümü.
• **Güvenlik Uygulaması:** Cihazdan Bağımsız Kuantum Anahtar Dağıtımında (DI-QKD) atılım.