Wereldprimeur: Delftse fysici bouwen rudimentair quantuminternet.

De Delftse fysici uit de groep van Ronald Hanson: Matteo Pompili (l), Hans Beukers (m) en Sophie Hermans (r). Zij bouwden het eerste werkzame quantumnetwerk. Beeld Niels Stomps

 

Twee lukte al een tijdje, maar drie is een wereldrecord. Het nieuwe netwerk dat fysicus Ronald Hanson met collega’s bouwde in een ondergronds laboratorium van quantuminstituut QuTech in Delft is de eerste in zijn soort, een quantumnetwerk dat drie fysieke punten met elkaar verbindt. Dat schrijven ze in een voorpublicatie van hun onderzoeksresultaten op website Arxiv.org. 

Van zo’n quantumnetwerk dromen fysici al sinds de jaren tachtig van de vorige eeuw. Toen ontstonden de eerste plannen voor computers die rekenen met de tegendraadse regels van de quantumfysica, de natuurkundetheorie die de wereld op de allerkleinste schaal beschrijft. Op die schaal gedraagt de werkelijkheid zich op manieren waar we ons met ons brein, getraind in een wereld van meters, niet van nanometers of kleiner, maar weinig bij voor kunnen stellen. Zo kunnen kunnen bits, de nullen en enen van informatie, in de quantumwereld bijvoorbeeld nul én een tegelijk zijn. Qubits, noem je ze dan. 

Dat quantumrekenen leidt tot computers die voor bepaalde toepassingen de allerbeste supercomputers vér achter zich zullen laten. Op die manier kunnen quantumcomputers in de toekomst wellicht nieuwe medicijnen ontwikkelen of materialen die een energierevolutie kunnen ontketenen. 

 

‘Een echte mijlpaal’

Zulke computers passen niet op het ‘gewone’ internet, dan verliezen ze hun quantumkrachten. Vandaar dat Hanson en collega’s nu een rudimentaire versie van een geheel nieuw soort internet hebben gebouwd. Eentje die gebruik maakt van zogeheten verstrengeling, een mysterieuze quantumconnectie. Doe je iets met één verstrengelde qubit dan heeft dat instantaan invloed op de andere. Zelfs als die bij wijze van spreken op Mars staat.

Op deze tafel bouwen Ronald Hanson en collega's het eerste rudimentaire quantuminternet. Op de tafel is een deel van dat netwerk zichtbaar.Beeld Niels Stomps

Verstrengeling is echter zeer gevoelig voor invloed van buitenaf. Eén enkele meting maakt meteen de verbinding kapot. Dat betekent dat je quantumverbindingen goed moet afschermen, maar heeft als bijvangst dat de informatie die je erover verstuurd ook beschermd is tegen hackers en luistervinken. Eventuele ‘inbrekers’ vernietigen namelijk direct de verbinding. 

Het nieuwe labnetwerk dient overigens vooral als proof of principle, bewijs dat een quantuminternet ook op grotere schaal mogelijk is. Zo verbindt het bijvoorbeeld nog geen quantumcomputers, maar ‘slechts’ losse qubits. Desondanks noemen kenners de resultaten spectaculair. ‘Een echte mijlpaal’, zegt quantumfysicus Anton Zeilinger van de universiteit van Wenen. Volgens quantumcommunicatie-expert Siddarth Joshi van de University of Bristol ‘zetten de onderzoekers hiermee een heel belangrijke stap.’

Primeurs

Beide fysici roemen de primeurs die de onderzoekers boeken. Zo is dit de eerste opstelling waarin drie fysieke qubits met elkaar worden verbonden. Eerder lukte dat alleen met de ‘losse’ lichtdeeltjes, fotonen, die als informatieboodschappers dienen. Ook is het voor het eerst dat een quantumnetwerk een signaal geeft dat ‘ie ‘aan’ staat. Bij eerdere experimenten konden fysici dat alleen achteraf bepalen. Tot slot beschikt het netwerkje voor het eerst over een eigen quantumgeheugen dat informatie even kan vasthouden.

Het resultaat moet ervoor zorgen dat de route naar een quantuminternet vanaf nu een stuk gemakkelijker wordt. Op het netwerk willen de fysici de komende jaren experimenten doen die dit soort verbindingen betrouwbaarder en gebruiksvriendelijker maken. Zodat je in de toekomst net zo makkelijk een quantumcomputer op het quantumnet aansluit als je mobieltje op 5G.

 

Twee jaar lang liep de Volkskrant achter de schermen mee met de bouw van ‘s werelds eerste rudimentaire quantuminternet. Zaterdag in de Volkskrant een uitgebreide reconstructie van hoe dat onderzoek tot stand kwam.