Kuantum mekaniği kullanılarak birbirine karışan bükülmüş ışık parçacıkları, yoğun ve güvenli veri depolamaya yeni bir yaklaşım sunuyor.
3 boyutlu görüntü üreten ve kredi kartlarında güvenlik özelliği işlevi gören hologramlar, genellikle lazer ışınlarıyla oluşturulan desenlerle yapılır. Son yıllarda fizikçiler bunun yerine dolaşık fotonlarla hologramlar yaratmanın yollarını buldular. Şimdi, kelimenin tam anlamıyla, teknolojiye yeni bir dönüş var.
Araştırmacılar, Physical Review Letters’da çıkacak bir çalışmada, tirbuşon yollarında dolaşan dolaşık fotonların, yoğun ve ultra güvenli veri şifreleme olasılığı sunan hologramlarla sonuçlandığını bildirdi.
Işık, polarize ışığın yukarı-aşağı ve yan yana desenleri dahil olmak üzere çeşitli şekillerde hareket edebilir. Ancak yörüngesel açısal momentum olarak bilinen bir tür dönüş yaptığında, bükülmüş rotini makarnasına benzeyen spiraller halinde de yayılabilir.
Diğer fotonlar gibi, bükülmüş versiyonlar, esasen tek bir varlık gibi davranacak şekilde dolaşık olabilir. Dolaşmış bir foton çiftinden birini etkileyen bir şey, birbirlerinden çok uzakta olsalar bile anında diğerini de etkiler.
Önceki deneylerde, araştırmacılar hava yoluyla verileri birbirine dolanmış bükülmüş foton çiftleri halinde gönderdiler (SN: 8/5/15). Yaklaşım, yüksek hızlı veri iletimine izin vermelidir, çünkü ışık farklı miktarlarda bükülme ile gelebilir ve her bükülme farklı bir iletişim kanalı olarak hizmet eder.
Şimdi aynı yaklaşım, verileri hologramlara kaydetmek için uygulandı. Bilgiyi çoklu, bükülmüş ışık kanalları üzerinden iletmek yerine, farklı bükülme miktarlarına sahip foton çiftleri, tek bir hologramda farklı veri kümeleri oluşturur. Her biri farklı bükülme miktarlarına sahip daha fazla yörüngesel açısal momentum durumu söz konusu olduğunda, araştırmacılar bir holograma o kadar fazla veri sığdırabilir.
Hologramlara daha fazla veri sıkıştırmanın yanı sıra, verileri kaydetmek için kullanılan bükümlerin çeşitliliğini artırmak güvenliği artırır. Bilgileri okumak isteyen herkesin, onu kaydeden ışığın nasıl büküldüğünü bilmesi veya tahmin etmesi gerekir.
Pekin Teknoloji Enstitüsü’nden fizikçi Xiangdong Zhang, iki tür bükülmeye dayanan bir hologram için, verilerin kodunu çözmek için yaklaşık 80 olasılık arasından doğru bükülme kombinasyonunu seçmeniz gerektiğini söylüyor. Bunu yedi farklı bükülme kombinasyonuna çıkarmak milyonlarca olasılığa yol açar. Zhang, “kuantum holografik şifreleme sistemimizin yeterli güvenlik düzeyine sahip olmasını sağlamak için yeterli olmalıdır” diyor.
Araştırmacılar, hologramlardaki kelimeleri ve harfleri kodlayarak ve bükülmüş ışıkla verileri tekrar okuyarak tekniklerini gösterdiler. Paris Nanobilimler Enstitüsü’nden fizikçi Hugo Defienne, araştırmacılar holografik verilerden görüntüler üretse de, depolamanın kendisinin holografik görüntülerle karıştırılmaması gerektiğini söylüyor.
Yeni araştırmaya dahil olmayan Defienne, polarize fotonlarla yaptığı çabalar gibi diğer kuantum holografi şemalarının, mikroskobik yapılar da dahil olmak üzere nesnelerin doğrudan görüntülerini ürettiğini söylüyor.
“[Their] Oradaki fikir çok farklı. . . Bu anlamda bizim yaklaşımımızdan, ”diyor Defrienne. Çoğu insanın hologramlarla ilişkilendirdiği tanıdık 3-D görüntüleri oluşturmak yerine “Bilgi depolamak için holografi kullanıyorlar”.
Zhang ve meslektaşlarının gösterdiği bükülmüş ışık veri depolaması yavaştır ve deneylerin yapıldığı Pekin Teknoloji Enstitüsü için “BIT” kısaltmasının bir görüntüsünün kodunu çözmek yaklaşık 20 dakika gerektirir. Ve araştırmacıların gösterdiği güvenlik hala nispeten düşük, çünkü deneylerine yalnızca altı adede kadar bükülmüş ışık dahil ettiler.
Zhang, teknik iyileştirmelerle her iki sınırlamanın da üstesinden gelinebileceğinden emin. “Teknolojimizin kuantum bilgi şifrelemede potansiyel uygulaması olduğunu düşünüyoruz” diyor, “özellikle kuantum görüntü şifreleme.”
