Het volmaakt veilige quantuminternet bestaat niet langer alleen in het lab. Onderzoekers uit Canada en de VS hebben in de Canadese stad Calgary quantum-lichtdeeltjes verstuurd via het glasvezelnetwerk in die stad.
Daarmee zetten zij een belangrijke stap richting een bruikbaar quantuminternet. Zo'n verbinding moet zorgen voor een zeer robuuste, haast onkraakbare beveiliging van gegevens. Dat wordt mogelijk door de rare eigenschap die quantumdeeltjes kunnen hebben: verstrengeling (zie artikel 'Verstrengeling van deeltjes bestaat echt') . Door twee lichtdeeltjes bij elkaar te brengen, leren ze elkaar kennen. De 'spin', een magnetische draairichting van een deeltje, wordt van beide deeltjes hetzelfde en blijft dat ook, door mysterieuze quantumverschijnsels. Met andere woorden: als de spin van deeltje 1 omhoog staat, staat die van 2 ook omhoog. Als één van die deeltjes vervolgens het andere deeltje verlaat 'kennen' ze elkaar nog steeds – de spinrichting van deeltje 1 is altijd dezelfde als die van 2.
Dat gegeven is te gebruiken om zeker te weten dat een bericht van de juiste bron komt. Bovendien kan er niemand tussen zitten – alleen de ontvanger heeft immers het andere verstrengelde deeltje.
Detector
In de praktijk blijkt verstrengeling echter lastig te gebruiken. Het grootste probleem is dat deeltjes snel kwijtraken in glasvezels en moeilijk te meten zijn. Daardoor is het verre van eenvoudig om een verstrengeld deeltje op de beoogde plek te krijgen. Dankzij een samenwerking met het Jet Propulsion Lab van NASA lukt dat volgens de onderzoekers nu wel: ze bouwden een zeer gevoelige, supergeleidende detector. Die detecteert deeltjes 'met vrijwel perfecte efficiëntie en nauwelijks ruis', aldus een NASA-bericht over het netwerk. Met die detectoren wisten ze deeltjes op te vangen nadat ze door ongebruikte glasvezelkabels in de stad Calcary werden gestuurd. De afstand van zes kilometer is ongekend lang voor een niet-laboratoriumtest.
Daarmee is een belangrijke stap gezet. Het feit dat de onderzoekers het toepassen op een kabelnetwerk in de stad laat zien hoeveel vertrouwen ze in hun detector hebben. Normaal zorgen trillingen in de grond en allerlei andere afleidingen ervoor dat verstrengelde lichtdeeltjes heel moeilijk te detecteren zijn. Eerdere verstrengelingsexperimenten werkten dus met een fiberkabel bedoeld speciaal voor het experiment, op een rustige plek. In Nederland, waar vorig jaar bij de TU Delft één van de belangrijkste verstrengelingsexperimenten plaatsvond, liep er bijvoorbeeld een kabel speciaal voor het experiment onder de campus.
Versterker
Hoewel het transporteren door een 'gewone' kabel een goede stap is, blijft afstand een probleem bij quantumcommunicatie. Hoe langer een deeltje reist, hoe groter de kans dat het 'de weg kwijtraakt' en niet op de bestemming aankomt. Dat kan bijvoorbeeld komen doordat het deeltje tegen iets aanbotst of doordat het de kabel uitvliegt. Lichtdeeltjes zijn heel klein, waardoor zelfs de binnenkant van een glasvezelkabel zo'n deeltje niet altijd kan vasthouden. Om te voorkomen dat de deeltjes over lange afstand zoekraken zijn versterkers te koop die het deeltje opvangen, de verstrengeling overdragen naar een 'vers' deeltje en het vervolgens doorsturen. Zo is quantumcommunicatie over lange afstanden mogelijk. Als volgende stap naar een quantuminternet wil NASA nu zulke versterkers bouwen, die net zo gevoelig zijn als de detector die ze nu bouwden. De ruimtevaartorganisatie spreekt zelfs over quantumcommunicatie via satellieten, waar een laser verstrengelde lichtdeeltjes de ruimte in schiet.
Ook in Nederland zijn plannen voor een quantuminternet. Leiden, Den Haag en Delft moeten zo'n perfect veilige verbinding krijgen (zie artikel 'Delft krijgt kwantuminternet'). Wanneer dat gaat gebeuren is nog niet duidelijk.
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.