Er zijn grootschalige kwantumnetwerken voorgesteld, maar tot nu toe, ze bestaan ​​niet. Sommige componenten van waaruit dergelijke netwerken zouden bestaan, worden bestudeerd, maar het controlemechanisme voor zo'n grootschalig netwerk is niet ontwikkeld. In AVS Kwantumwetenschap , onderzoekers schetsen hoe een tijdgevoelig netwerkbesturingsvlak een belangrijk onderdeel zou kunnen zijn van een werkbaar kwantumnetwerk.

Kwantumnetwerken zijn vergelijkbaar met klassieke netwerken. Informatie reist door hen heen, het verstrekken van een communicatiemiddel tussen apparaten en over afstanden. Kwantumnetwerken verplaatsen kwantumbits informatie, qubits genoemd, via het netwerk.

Deze qubits zijn meestal fotonen. Door de kwantumverschijnselen van superpositie en verstrengeling, ze kunnen veel meer informatie verzenden dan klassieke bits, die beperkt zijn tot logische toestanden van 0 en 1, zijn in staat om. Succesvolle langeafstandstransmissie van een qubit vereist nauwkeurige controle en timing.

Naast de welbekende vereisten van transmissieafstand en datasnelheid, om kwantumnetwerken nuttig te laten zijn in een echte wereld, zijn er ten minste twee andere vereisten van de industrie waarmee rekening moet worden gehouden.

Een daarvan is realtime netwerkcontrole, specifiek tijdgevoelig netwerken. Deze controlemethode, die rekening houdt met netwerkverkeer, is met succes gebruikt in andere soorten netwerken, zoals ethernet, om ervoor te zorgen dat berichten op precieze tijden worden verzonden en ontvangen. Dit is precies wat nodig is om kwantumnetwerken te besturen.

De tweede vereiste is de kostprijs. Grootschalige adoptie van een industrieel kwantumnetwerk zal alleen plaatsvinden als de kosten aanzienlijk kunnen worden verlaagd. Een manier om kosten te besparen is met fotonische geïntegreerde schakelingen.

"De waarde van kwantumtechnologieën in de industrie moet gunstig zijn voordat het wordt aangenomen, " zei auteur Stephen Bush. "In het bijzonder, er moet een 'kwantumvoordeel' zijn waarbij een kwantumtechnologie het vermogen heeft om beter te presteren dan een klassieke technologie (computing, communicatie, of voelen)."

Tot dusver, geen enkele kwantumtechnologie heeft zo'n voordeel aangetoond, maar wetenschappers werken aan het ontwikkelen van benchmarks terwijl ze aan dit doel werken.

"Het vermogen om het aantal kwantumnetwerkinterconnecties te schalen is een belangrijke vereiste die moet worden aangepakt, " zei Bos.

Een interessant toepassingsgebied voor kwantumnetwerken is cyberbeveiliging. Deze toepassingen kunnen een methode omvatten die bekend staat als kwantumsleuteldistributie, of QKD, waarin twee partijen een willekeurige geheime sleutel delen die alleen aan hen bekend is en die kan worden gebruikt om een ​​bericht te coderen en te decoderen.

Het gebruik van QKD zal, echter, standaardisatie en certificering vereisen, die zich in de beginfase bevindt.

"Overheidsvoorschriften die het gebruik van QKD afdwingen, kunnen pas worden uitgevaardigd als er consensus is bereikt over hoe beveiliging wordt getest en gecertificeerd door een vertrouwde organisatie, " zei Bos.

Ondanks de uitdagingen die moeten worden overwonnen, de auteurs geloven dat de industrie het technologische vermogen heeft om functionerende kwantumnetwerken te bouwen.