Kuantum Bellekler 420 km Fiber Optik Üzerinde Dolaştırıldı

Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden (USTC) Pan Jianwei, Bao Xiaohui ve Zhang Qiang liderliğindeki bir ekip, iki soğuk atomlu rubidyum kuantum belleği arasında 420 km fiber optik kablo üzerinden dolaşıklık elde etti. Bu, ekibin 2020'de kırdığı 50 km'lik rekora göre sekiz katlık bir artış anlamına geliyor. Sonuçlar, Temmuz 2026'da Physical Review Letters dergisinde 'Editörün Önerisi' olarak yayımlandı ve arXiv ön baskı sunucusunda (2504.05660) da yer alıyor .

Deney Nasıl Çalıştı?

• Alice ve Bob: Sargılı fiber optik kabloyla birbirine bağlanan iki rubidyum atomik topluluk kuantum belleği .
• Charlie: Merkezi bir algılama düğümü olan Charlie, her iki bellekten gelen fotonlar üzerinde Bell durumu ölçümleri yaparak başarılı dolaşıklığı doğruladı .
• DLCZ Protokolü: Ekip, Duan-Lukin-Cirac-Zoller (DLCZ) tek foton dolaşıklık şemasını kullandı. Bu şema, yayılan tek bir fotonu tespit ederek olasılıksal olarak dolaşıklık oluşturuyor .

Rekoru Mümkün Kılan Üç Teknolojik Atılım

1. Telekomünikasyon Bandında Dalga Boyu Dönüşümü: Rubidyum belleklerden yayılan fotonlar, kuantum frekans dönüşümü yoluyla telekom S-bandına (yaklaşık 1.5 μm) dönüştürüldü. Bu sayede fiberde kayıp sadece ~0,17 dB/km'ye düşürüldü .
2. Aktif Fiber Stabilizasyon Sistemi: Gerçek zamanlı bir geri bildirim sistemi, uzun fiber bağlantılarındaki faz dalgalanmalarını telafi ederek 420 km'lik yol boyunca girişim görünürlüğünü korudu .
3. Tek Foton DLCZ Dolaşıklık Protokolü: İki fotonun aynı anda tespit edilmesini gerektirmek yerine, her bellek düğümünden gelen tek bir fotonun tespitine dayanan bu yöntem, uzun mesafelerde dolaşıklık oluşma hızını dramatik bir şekilde artırdı .

PLOB Sınırını Aşmak

• PLOB Sınırı (Pirandola–Laurenza–Ottaviani–Banchi), kuantum tekrarlayıcılar olmadan kayıplı bir kanal üzerinden dolaşıklık dağıtım hızının temel fiziksel sınırıdır .
• Ekip, ölçülen bellek-bellek dolaşma olasılığının, ~230-320 km'nin üzerindeki mesafelerde doğrudan fiber bağlantı için PLOB sınırını aştığını gösterdi . Bu, kuantum belleklerin tekrarlayıcı düğümler olarak, doğrudan fiber bağlantılardan daha yüksek dolaşıklık oranlarına ulaşabileceğini kanıtlayarak, bellek destekli bir kuantum ağının avantajını ortaya koyuyor .

Geleceğin Kuantum İnterneti İçin Önemi

• Bu çalışma, bellek tabanlı bir kuantum ağının temel tekrarlayıcısız sınırı aşabildiğini gösteren ilk deneysel kanıttır ve kuantum tekrarlayıcı mimarilerinin temel önermesini doğrulamıştır .
• Başarı, kuantum ağlarını metropol ölçeğinden (onlarca km) şehirlerarası ölçeğe (yüzlerce km) taşıyarak, depolanmış kuantum bilgisinin şehirleri birbirine bağlayacak mesafelerde güvenilir bir şekilde dolaştırılabileceğini gösteriyor .
• Bu çalışma, bir gün küresel bir kuantum internetin omurgasını oluşturabilecek, ölçeklenebilir, bellek tabanlı kuantum tekrarlayıcılar inşa etmek için pratik bir temel oluşturuyor. Bu teknoloji, uzun mesafeli kuantum anahtar dağıtımı, dağıtık kuantum hesaplama ve güvenli kuantum iletişiminin önünü açıyor .