ENGINEERINGNET.BE - “De quantumverstrengeling loopt via de bestaande ondergrondse glasvezelkabel,” zegt Ronald Hanson van QuTech. "Dit maakt het mogelijk om de werking van de eerste quantumnetwerken op grootstedelijke schaal te verkennen.”
Een paar jaar geleden presenteerde het team het eerste multi-node quantumnetwerk in het lab. "We werden geconfronteerd met grote uitdagingen toen we van deze lab-experimenten naar de bouw van een quantumverbinding tussen steden gingen."
"We moesten een flexibel systeem ontwerpen waarbij de knooppunten onafhankelijk van elkaar kunnen werken over lange afstanden. Ook moesten we de invloed van fotonverlies op de verbindingssnelheid beperken. En we moesten zorgen voor een betrouwbare ontvangstbevestiging bij elke geslaagde verstrengeling.”
Om de uitdaging van fotonverlies aan te gaan, bracht het team de quantumverbinding tot stand met behulp van een foton-efficiënt protocol dat een heel precieze stabilisatie van de verbindende vezelverbinding vereiste.
Mede-onderzoeker Arian Stolk: “De verbinding moest stabiel zijn ruim binnen de golflengte van de fotonen, dus kleiner dan een micrometer, over 25 kilometer glasvezel. Die uitdaging is vergelijkbaar met het constant houden van de afstand tussen de aarde en de maan, met een nauwkeurigheid van slechts een paar millimeter. Door een combinatie van onderzoeksinzichten en toegepaste engineering konden we deze puzzel oplossen.”
"In dit werk tonen we succesvolle verstrengeling aan tussen twee quantumnetwerk-knooppunten die spin-qubits in diamant bevatten. De zelfstandig functionerende knooppunten zijn via een glasvezel verbonden door een tussenstation. We waren in staat om op betrouwbare wijze een vooraf gespecificeerde verstrengelde toestand te leveren tussen de knooppunten.”
Fraunhofer ILT ontwikkelde een kritische component voor deze test: een nieuw type quantumfrequentieomvormer. OPNT leverde state-of-the-art timing hardware, Element Six leverde hoogwaardige synthetische diamantmateriaal en Toptica ontwikkelde lasers met een hoge stabiliteit. De Nederlandse telecomprovider KPN leverde de glasvezelinfrastructuur en de locaties van de knooppunten, het middelpunt en het knooppunt in Den Haag.
Dit resultaat is een mijlpaal dat belangrijke schaaluitdagingen voor toekomstige quantumnetwerken aanpakt. De architectuur en methoden zijn direct toepasbaar op andere qubit-platformen, inclusief de volgende generatie schaalbare qubits die het team momenteel ontwikkelt.
