Bilgi teknolojisinde, multipleks (aynı hat üzerinde birçok iletişim sağlayan veya bu özellikte olan aygıt) şemaları, mevcut iletim kanallarının sayısından daha fazla sinyal iletmek için kullanılır. Zürih Federal Teknoloji Enstitüsü (ETH)‘ndeki araştırmacılar, uzamsal olarak ayrılmış ışık dalgaları arasındaki korelasyon gürültüsünde, bilgilerin kodlandığı yeni bir yöntem icat ettiler.
Aynı anda A’dan B’ye, mümkün olduğunca fazla bilgi göndermek amacıyla; bilim insanları ve mühendisler, son on yılda giderek daha karmaşık teknikler geliştirmiştir. Genel olarak ‘multipleks(çoğullama)’ olarak bilinen bu teknikler, birinin mevcut iletim kanalı sayısından daha fazla sinyal iletmesine izin verir. Bunun için tipik bir örnek, farklı frekanslarda radyo yayınıdır. Zürih, ETH’deki bilim insanları şimdi gürültüye dayalı yeni bir çoğullama tekniği icat ettiler.
Çift Yarıktaki Korelasyonlar
Profesör Lukas Novotny’nin araştırma grubundaki doktora öğrencisi Shawn Divitt, iki yıl önce yeni teknolojinin gelişimini başlatmıştır. Bir Çift Yarık Deneyi’nde* (fizik tarihinde bir klasik) iki yarıktaki ışık dalgaları arasındaki ilişkilerin nasıl yaratıldığını ve bunun nasıl yapıldığını araştırdı.
Korelasyonlar, birinin diğer dalganın fazını bilmesi durumunda, örneğin bir ışık dalgasının salınım fazını ne kadar iyi tahmin edebileceğini gösterir. Her iki faz “gürültülü” olsa bile, değerlerinin dalgalanması anlamına gelir, yine de bunu az çok senkronize bir şekilde yapabilirler. Korelasyonlar kuvvetliyse, çift yarık deneyinde yarıkların arkasındaki ekranda net bir şekilde görülebilen bir girişim deseni belirir. Diğer taraftan zayıf korelasyonlar, girişim deseninin tamamen temizlenmesine veya yok olmasına neden olur.
Divitt: “Fikir, bu prensibi genelleştirmek ve bilgiyi kodlamak için kullanmaktı. Bu amaçla, örneğin bir optik fiber üzerinden aktarılabilen, uzamsal olarak ayrılmış birkaç ışık dalgası arasındaki korelasyonları hesapladım. İlginç olan, korelasyonların ışık dalgalarının çiftleri arasında var olmasıdır; bu, korelasyonların sayısının ışık dalgalarının sayısı ile doğrusal olarak artmadığı, ancak kabaca kuadratik olarak arttığı anlamına gelir.”
Bu nedenle, prensip olarak; dört ışık dalgası kullanarak altı bit, sekiz ışık dalgası kullanarak 28 bit ve benzeri bilgi iletmek mümkün olmalıdır. Bir bitin “1” değeri daha sonra pozitif bir korelasyon (senkronize gürültü) ve “0” değeri negatif bir korelasyon ile temsil edilebilir.
Uzaktan Kumandalı Deney
Teoride bu tür “korelasyon kodlaması” mükemmel çalışmaktadır. Bununla birlikte, pratikte de gerçekleştirilebileceğinden emin olmak amacıyla; Divitt, bunu Novotny’nin laboratuarında bir optik fiber demetindeki bilginin kodlanmasının uzamsal ışık modülatörü kullanılarak simüle edildiği bir deney yaptı. Işık dalgaları arasındaki korelasyonlar manipüle edildi ve daha sonra bir girişim paterni yardımı ile okundu. ABD’ye dönmek zorunda olan Divitt daha sonra deneyine bilgisayarından uzaktan kumanda ile devam etti.
Sonuçları “ev ofisinde” analiz eden Divitt, yönteminin gerçekten işe yaradığını bulmuştur.
Novotny: “Tabii ki, böyle bir araştırma yapmak biraz sıra dışı. Ancak bu mümkün, çünkü ETH insanlara sıra dışı fikirleri test etmek için gerekli özgürlüğü sağlamaktadır: uzaktan kumandayla bile olsa…”
Olası Güvenlik Avantajları
Divitt ve Novotny, yöntemlerinin fiber optik kabloların veri kapasitesini daha da artırabileceğini umuyor. Metodları tutarlı lazer ışığı gerektirmediğinden, geleneksel teknolojilerden daha ucuz olması bekleniyor. Ayrıca, korelasyon kodlaması da veri güvenliğine katkıda bulunabilir. Işık dalgalarının salınımları, yüksek frekanslarından dolayı “gerçek zamanlı” olarak kaydedilemediğinden; muhtemel bir gizli dinleme cihazı, bir girişim deseni elde etmek ve böylece bilgiyi durdurmak için optik gücün önemli bir bölümünü yönlendirmek zorunda kalacaktır. Buna karşılık, gizlice dinleneni açığa çıkaracak olan hemen fark edilebilir.
*Çift yarık deneyi: Young deneyi olarak da bilinen çift-yarık deneyi, ışığın dalga özelliği sergilediğini gösterir. Fotoelektrik etkisi ışığın dalga özelliğinin yanı sıra parçacık özelliği de sergilediğini gösterir.