Quantum Internet opgezet via optische vezel: Stap naar praktisch gebruik van kwantumcomputers

Er zijn al verschillende kwantumcomputers gebouwd. Ze hebben berekeningen uitgevoerd en er wordt gezegd dat ze al fascinerende resultaten hebben opgeleverd.

Ook al zijn er zeker kritische stemmen die een praktisch nut van kwantumcomputers ontkennen of op zijn minst vraagtekens zetten bij de tijd en middelen die nodig zijn voor het onderzoek, de theorie is veelbelovend.

Een paar honderd qubits zouden al genoeg zijn om moderne processors met miljarden transistors te overtreffen. Dit komt door de kwantumverstrengelingen die zich tussen de qubits vormen. Deze hogere niveaus van twee, drie of meer qubits verhogen de prestaties - zoals de onderling verbonden neuronen in het menselijk brein.

Deze op kwantumverstrengeling gebaseerde informatie kan echter nauwelijks worden geëxtraheerd en al helemaal niet worden opgeslagen of overgedragen, wat uiteindelijk op hetzelfde neerkomt. Fotonen interageren ook met elkaar.

Dit betekent dat twee fotonen in een bundel meer informatie dragen dan de twee afzonderlijk en bij elkaar opgeteld. Meer dan de som van de afzonderlijke delen, zo u wilt.

Deze gecompliceerde handeling van het verzenden en opslaan van fotonen is nu gelukt in een samenwerking tussen een aantal Europese universiteiten, met name twee Britse en twee Duitse universiteiten in Londen, Southampton, Stuttgart en Würzburg.

De onderzoekers waren in staat om zenders en ontvangers van kwantumverstrengelde deeltjes te maken. Vooral de transmissie en de daaropvolgende opslag heeft tot nu toe voor grote problemen gezorgd. De studie gaat over bijna vijf jaar onderzoek.

Het systeem moest nieuw ontwikkeld worden omdat bestaande transmissies vertrouwen op een zo breed mogelijk lichtspectrum zodat de fotonen niet interfereren. Maar dit is precies wat er moet gebeuren met het kwantumverstrengelde netwerk.

De oplossing is een "kwantumstip", een bundel niet-verstrengelde fotonen die door een kwantumgeheugensysteem gaan. Een circuit van rubidiumatomen wordt gebruikt om de fotonen en de informatie die ze vervolgens registreren op te slaan.

Hoe complex deze constructie ook is, glasvezelkabels, zoals die in veel internetverbindingen worden gebruikt, zijn geschikt om de fotonen zelf te verzenden. Met een golflengte van iets minder dan 1.500 nanometer, buiten het zichtbare bereik, bevinden de kwantumstippen zich in de standaard frequentieband.

Op zijn minst zouden er quantuminternetwerken mee gerealiseerd kunnen worden, ook al is het succes bij opslag momenteel beperkt tot enkele momenten, om nog maar te zwijgen van de algemene inspanning die ermee gemoeid is.