Onderzoekers van de University of Chicago hebben een baanbrekende manier ontdekt om kwantuminformatie veel langer vast te houden en te versturen via gewone glasvezelkabels. Met deze nieuwe doorbraak komt een kwantuminternet dat hele continenten met elkaar verbindt een stuk dichterbij.
Kwantumcomputers zijn volop in ontwikkeling, maar om hun volledige potentieel te benutten, moeten ze efficiënt met elkaar verbonden zijn. Een van de grootste uitdagingen hierbij is dat kwantuminformatie extreem fragiel is. Het verdwijnt snel, waardoor je het alleen over korte afstanden kunt verzenden. Tot nu toe waren kwantumverbindingen beperkt tot enkele kilometers, maar de nieuwe techniek kan dit bereik uitbreiden naar honderden of duizenden kilometers.
Waarom is dit zo lastig?
In traditionele computers maken we gebruik van bits: nullen en enen. In kwantumcomputers daarentegen, gebruiken we qubits, die gelijktijdig als nul en één kunnen functioneren. Dit unieke aspect maakt het mogelijk om meerdere berekeningen tegelijkertijd uit te voeren, maar het maakt kwantumcomputers ook vatbaarder voor verstoringen.
Een van de belangrijkste problemen is dat qubits hun bijzondere kwantumeigenschappen snel verliezen door omgevingsfactoren zoals trillingen, warmte of elektromagnetische ruis. Wetenschappers verwijzen naar de periode waarin een qubit stabiel blijft als de “coherentietijd”. Hoe langer deze tijd, hoe verder je informatie kunt verzenden voordat het signaal nutteloos wordt.
Duizenden kilometers ver
Om het probleem van instabiliteit te tackelen, hebben de onderzoekers gebruik gemaakt van het zeldzame aardmetaal erbium. Dit metaal zendt licht uit in precies de golflengte die al wordt gebruikt voor conventionele internetverbindingen via glasvezel. Hierdoor konden ze kristallen creëren die veel minder gevoelig zijn voor verstoringen.
De qubits in dit materiaal blijven meer dan 10 milliseconden stabiel. Hoewel dit misschien niet lang lijkt, is het een aanzienlijke vooruitgang voor kwantumtechnologie. Het is namelijk voldoende om informatie honderden of zelfs duizenden kilometers door glasvezelkabels te transporteren.
Wat kun je ermee?
Een operationeel kwantuminternet zou communicatie mogelijk maken die daadwerkelijk niet kan worden afgeluisterd. De principes van de kwantummechanica zorgen ervoor dat elke poging om het signaal te onderbreken, het verstoort. Bovendien opent dit de deur naar gedistribueerd kwantumrekenen, wat betekent dat kwantumcomputers wereldwijd kunnen samenwerken.
Hoewel de technologie nog niet klaar is voor dagelijks gebruik, kunnen we dit zien als de eerste van vele stappen richting een functioneel kwantuminternet. De toekomst van communicatie ziet er veelbelovend uit!
