QuTech realiseert eerste verstrengeld quantumnetwerk

Het Delftse bedrijf bouwde het eerste quantumnetwerk dat drie quantumprocessors met elkaar verbindt en voerde in een proof-of-principle demonstratie twee quantumnetwerk-protocollen uit.

Trefwoorden: #demonstratie, #proof-of-principle, #protocollen, #quantumnetwerk, #quantumprocessors, #QuTech, #verstrengeling

Lees verder

Techniek

( Foto: QuTech )

ENGINEERINGNET.BE - In het afgelopen decennium zijn de eerste stappen op weg naar een quantum internet gezet door twee quantumapparaten middels een directe fysieke link met elkaar te verbinden.

Om tot een schaalbaar quantumnetwerk te komen is het echter essentieel om quantum-informatie via tussenliggende knooppunten te kunnen doorgeven – analoog aan hoe routers dat in het klassieke Internet doen.

Ook vereisen de meest veelbelovende quantum internet toepassingen dat verstrengelde quantum bits over meerdere knooppunten zijn te distribueren.

Met het realiseren van hun quantumnetwerk in het lab is QuTech – een samenwerking tussen Technische Universiteit Delft en TNO – er als eerste in geslaagd om twee quantumprocessors via een tussenliggend knooppunt met elkaar te verbinden, en om gedeelde verstrengeling tot stand te brengen over meerdere onafhankelijke quantumprocessoren.

Het rudimentaire quantumnetwerk bestaat uit drie knooppunten, op enige afstand van elkaar in hetzelfde gebouw. De onderzoekers hebben een nieuwe architectuur ontworpen waarmee het mogelijk is om op te schalen tot een echt quantumnetwerk, bestaande uit meerdere connecties.

Het middelste knooppunt (genaamd Bob) heeft een fysieke verbinding met de twee buitenste knooppunten (genaamd Alice en Charlie) zodat met elk van deze knooppunten een verstrengelde verbinding is aan te gaan.

Een belangrijke eigenschap van het netwerk is dat het met een “vlag”-signaal aankondigt wanneer de – van nature probabilistische – protocollen succesvol zijn uitgevoerd. Een dergelijke aankondiging is cruciaal omdat zulke protocollen in het toekomstige, schaalbare quantum internet in opeenvolging moeten worden uitgevoerd.

‘Eenmaal tot stand gebracht, konden we de verstrengelde verbinding behouden en tegen ruis beschermen,” zegt Sophie Hermans van QuTech. ‘Dit betekent dat we deze quantumtoestand in principe kunnen gebruiken om cryptografische sleutels te verdelen, een quantumberekening uit te voeren of enig ander quantumprotocol uit te voeren.’

De huidige proof-of-principle implementatie zal te zijner tijd buiten het laboratorium getest worden, op QuTech’s Quantum Internet Demonstrator. De eerste grootstedelijke verbinding hiervan is in 2022 voltooid.


Video: