Onderzoekers van QuTech in Delft zijn erin geslaagd om kwantumverstrengeling tussen twee kwantumchips sneller te genereren dan de verstrengeling verloren gaat. Via een nieuw slim verstrengelingsprotocol en zorgvuldige bescherming van de verstrengeling, de wetenschappers onder leiding van prof. Ronald Hanson zijn de eersten ter wereld die zo'n quantumlink on demand leveren. Dit opent de deur om meerdere kwantumknooppunten met elkaar te verbinden en het allereerste kwantumnetwerk ter wereld te creëren. Hun resultaten zijn gepubliceerd in Natuur .

Door gebruik te maken van de kracht van kwantumverstrengeling, het is theoretisch mogelijk om een ​​kwantuminternet te bouwen dat onkwetsbaar is voor afluisteren. Echter, de realisatie van zo'n kwantumnetwerk is een echte uitdaging - het is noodzakelijk om op afroep betrouwbaar verstrengeling te creëren, en houd het lang genoeg vast om de verstrengelde informatie door te geven aan het volgende knooppunt. Tot dusver, dit ging de mogelijkheden van kwantumexperimenten te boven.

Wetenschappers van QuTech in Delft hebben nu als eersten experimenteel verstrengeling over een afstand van twee meter in een fractie van een seconde gegenereerd, op aanvraag, en theoretisch deze verstrengeling lang genoeg in stand te houden om verstrengeling met een derde knoop mogelijk te maken. "De uitdaging is nu om als eerste een netwerk van meerdere verstrengelde knooppunten te creëren - de eerste versie van een kwantuminternet, " zegt professor Hanson.

anno 2015, De onderzoeksgroep van Ronald Hanson was de eerste die langlevende kwantumverstrengeling opwekte over een lange afstand (1,3 kilometer), , waardoor ze voor het eerst volledig experimenteel bewijs van kwantumverstrengeling kunnen leveren. Dit experiment vormt de basis van hun huidige aanpak om een ​​quantuminternet te ontwikkelen. Verre enkele elektronen op diamantschilfers zijn verstrengeld met behulp van fotonen als mediatoren. Echter, dit experiment heeft niet de nodige prestaties geleverd om een ​​echt kwantumnetwerk te creëren. Hanson zegt, "In 2015 we zijn erin geslaagd om een ​​keer per uur een verbinding tot stand te brengen, terwijl de verbinding maar een fractie van een seconde actief bleef. Het was onmogelijk om een ​​derde knoop toe te voegen, laat staan ​​meerdere knooppunten, naar het netwerk."

De wetenschappers hebben nu meerdere innovatieve verbeteringen aan het experiment aangebracht. Allereerst, ze demonstreerden een nieuwe verstrengelingsmethode. Hierdoor kan 40 keer per seconde verstrengeling ontstaan ​​tussen elektronen op een afstand van twee meter. Co-auteur Peter Humphreys zegt:"Dit is duizend keer sneller dan met de oude methode." In combinatie met een slimme manier om de quantumlink te beschermen tegen externe ruis, het experiment heeft nu een cruciale drempel overschreden. Voor de eerste keer, verstrengeling kan sneller ontstaan ​​dan verloren gaat.

Door technische verbeteringen, de experimentele opstelling is nu altijd klaar voor entanglement-on-demand. Hanson zegt, "Net als op het huidige internet, we willen altijd online zijn, het systeem moet bij elke aanvraag verstrikt raken." De wetenschappers hebben dit bereikt door slimme kwaliteitscontroles toe te voegen. Humphreys zegt:"Deze controles nemen slechts een fractie van de totale experimentele tijd in beslag, terwijl we ervoor kunnen zorgen dat ons systeem klaar is om verstrikt te raken, zonder enige handmatige actie."

De onderzoekers toonden vorig jaar aan dat ze een kwantumverstrengelde link konden beschermen terwijl er een nieuwe verbinding tot stand kwam. Door dit en hun nieuwe resultaten te combineren, ze zijn klaar om kwantumnetwerken te creëren met meer dan twee knooppunten. De Delftse wetenschappers zijn nu van plan om zo'n netwerk tussen meerdere quantum nodes te realiseren. Hanson zegt, "Samen met partners als KPN, we willen in 2020 vier steden in Nederland met elkaar verbinden via kwantumverstrengeling. Dit wordt het allereerste kwantuminternet ter wereld."