Delftse onderzoekers creëren nu echt kwantuminternet

Voor teleportatie is een verstrengeling nodig van de qubits die aanwezig zijn op beginpunt A en en op eindpunt C. Daarvoor wordt het elektron dat als qubit dienst doet aangestraald met een laser. Het gaat dan fotonen uitzenden die via het glasvezelnet naar C worden gestuurd en daar zorgen voor de verstrengeling van de qubits in A en C. Op dat moment is de toestand van de qubit in A gelijk aan die in C en daar is geen netwerk meer voor nodig, hoe ver de eindpunten ook uit elkaar liggen. Daardoor kan ook niemand de signaaloverdracht onderscheppen, wat het kwantuminternet veel veiliger maakt dan het reguliere internet.

De 'teleportatietruc' was al jaren geleden gelukt. Vorig jaar was ook al een netwerk opgezet met de drie knooppunten, die de wetenschappers voor de duidelijkheid aanduiden met Alice, Bob en Charlie. Via dit netwerk konden qubits als lichtdeeltjes (fotonen) worden verstuurd. Het probleem is echter dat lichtdeeltjes verloren kunnen gaan in glasvezelnetwerken, zeker als grote afstanden worden afgelegd. De qubits komen dan gewoon niet aan. Daar biedt de teleportatie-aanpak een oplossing voor.

De stap voorwaarts

Het is nu voor eerst gelukt deze teleportatie uit te voeren binnen het lab van QuTech met behulp een netwerk waar Alice (A) niet in directe verbinding staat met Charlie (C). De verstrengeling verliep namelijk via het tussenstation van Bob (B). A verstrengelt dan eerst met B en B vervolgens weer met C. De resultaten van de proef zijn gepubliceerd in de nieuwste editie van het wetenschappelijk tijdschrift Nature, die afgelopen woensdag uitkwam. 

Nu deze indirecte 'verzending' eenmaal is gelukt, ligt de weg open naar de bouw van veel grotere en complexe netwerken waarmee deze manier van informatieoverdracht kan plaatsvinden. Het komend jaar wordt al gewerkt aan een kwantumverbinding tussen Delft en Den Haag. Daarna volgen andere knooppunten.

Qubits stabiliseren

Hoewel er twee jaar geleden nog gedacht werd dat het netwerk veel sneller kon worden opgezet, liepen de onderzoekers toch tegen praktische problemen aan. Een daarvan is de instabiliteit van de qubits. Daar is een oplossing voor gevonden door de qubits met elektrische pulsen te beschermen tegen verstoringen. Daarnaast zat de corona-epidemie de onderzoekers in de weg.

Het streven is het kwantuminternet te gebruiken bovenop het reguliere internet, bijvoorbeeld om encryptiesleutels te transporteren. De verzending van versleutelde informatie kan vervolgens gewoon over het reguliere internet gaan, dat veel sneller is en beter geschikt voor de overdracht van grote hoeveelheden data.