Wetenschappers van het QuTech-onderzoeksteam in Delft hebben een eerste multi-node-kwantumnetwerk gemaakt. Door drie kwantumprocessors met elkaar te verbinden, hebben ze de basis gelegd voor een internet voor kwantumcomputers.
Normale computers communiceren met bits die een 1 of een 0 kunnen zijn. Daarom is het hele internet opgebouwd in het versturen en ontvangen van dergelijke bits. Een toekomstig kwantuminternet wordt echter opgebouwd uit kwantumbits die zowel een 1 als een 0 tegelijk kunnen zijn, schrijft QuTech op zijn blog.
Nieuwe applicaties
“Een kwantuminternet maakt een heleboel nieuwe applicaties mogelijk, van onhackbare communicatie en cloud computing met complete gebruikersprivacy tot het zeer precieze tijdsregistratie”, zegt Matteo Pompili, PhD-student en lid van het onderzoeksteam. “En net als hoe het internet 40 jaar geleden was, zijn er waarschijnlijk een heleboel applicaties die we ons nu nog niet kunnen voorstellen.”
Tussenliggende node
Het probleem van het aan elkaar linken van twee kwantumcomputers was in het afgelopen decennium al opgelost. Als je echter een echt internet wilt opzetten, moeten de signalen ook nog door een tussenliggend apparaat zoals routers heen kunnen bewegen. Het is de onderzoekers gelukt om voor het eerst een gedeelde kwantumverstrengeling te bereiken tussen twee verschillende kwantumprocessors, terwijl er nog een node tussen de twee processors stond.
De opzet bestond uit een basale installatie van drie kwantumnodes die op een afstand van elkaar binnen hetzelfde gebouw waren geplaatst. Om deze als een netwerk met elkaar te laten praten, moesten de onderzoekers een nieuwe architectuur ontwerpen waarmee een netwerk verder kan worden opgeschaald dan slechts een enkele link.
De middelste van de drie nodes was fysiek met de twee buitenste nodes verbonden en kon met elk van deze nodes een gedeelde kwantumverstrengeling aangaan. Verder was de middelste node uitgerust met een extra kwantumbit die gebruikt kan worden als geheugen. Daarmee kan een bestaande kwantumlink worden opgeslagen, terwijl een nieuwe link wordt aangemaakt. Aan de hand van een aantal kwantumoperaties kan de middelste computer daardoor een kwantumlink van de ene naar de andere computer doorgeven.
Begin- en eindsignaal
Een belangrijk element in het doorgeven van informatie is het toevoegen van een duidelijk signaal waar de informatie begint en waar het eindigt. Dit maakt het mogelijk om meerdere van deze overdrachten achter elkaar te laten plaatsvinden, wat nodig is voor schaalbaarheid. Ook een dergelijk signaal hebben de wetenschappers van QuTech weten toe te voegen.
Tweede doorbraak in korte tijd
Het is de tweede keer in nog geen maand dat QuTech naar buiten komt met een doorbraak in kwantumcomputers. Eind maart claimde het onderzoeksteam de eerste kwantumcomputer gebouwd te hebben waarbij vier qubits samen in een raster opereren.
7 uur geleden
