Melder om gjennombrudd: Kvante-internettet skal være nærmere en realitet

Kvanteteknologien er ennå et godt stykke unna å nå den gjengse forbruker, men i laboratorier rundt om i verden jobber forskere i stillhet for å gjøre teknologien relevant og nyttig. Nå meldes det om nye fremskritt.

Nettstedet Interesting Engineering rapporterer nå at tre ulike forskerteam har gjennomført vellykkede eksperimenter som gjør kvante-internettet enda et hakk mer nærliggende.

Brukte fiberoptiske kabler

Fremskrittet denne gangen består i at teamene, som er fra Nederland, USA og Kina, demonstrerte en ny metode for overføring av informasjon over større avstander via det som kalles «kvantesammenfiltring».

Eksperimentene ble utført over avstander på flere kilometer i urbane miljøer og med konvensjonelle fiberoptiske kabler, og dermed er løsningen mer anvendelig enn det som kan oppnås i et laboratorium.

Partikler som er kodet med kvantedata, såkalte qubiter, har det problemet at de er svært sårbare for forstyrrelser og støy utenfra, som gjør det krevende å sende dataene over større avstander.

Innen konvensjonell, fiberbasert dataoverføringer benyttes signalforsterkere til å sikre signalene integritet over større avstander.

Slike løsninger kan imidlertid ikke brukes innen kvanteteknologi, siden ethvert forsøk på å lese eller kopiere dataene vil ødelegge den. Dette representerer et betydelig problem når det gjelder utbygging av kvantebaserte nettverk.

Kvanteminne

For å bøte på dette problemet benyttet forskerteamene i dette tilfellet såkalte kvanteminne-enheter, eller noder, til å generere og vedlikeholde de skjøre kvantetilstandene til partiklene.

Teamene benyttet tre ulike tilnærminger. Det kinesiske teamet brukte atomer av grunnstoffet rubidium til å kode qubitene, det nederlandske teamet benyttet nitrogenatomer, mens det amerikanske teamet brukte silisiumatomer.

Kvanteinformasjonen kodes inn i disse partiklene ved hjelp av teknikker som lasere, magnetiske felt og mikrobølgepulser.

Via interaksjoner mellom lyspartikler (fotoner) og kvantepartiklene i minnenodene oppnår partiklene en sammenfiltret tilstand som deretter distribueres gjennom nettverket, som igjen muliggjør kvantekommunikasjon over store avstander.

Det kinesiske teamet sier de trolig vil være i stand til å oppnå sammenfiltring over avstander på opptil 1000 kilometer med fiberkabler og rundt 10 minnenoder innen få år.

Forskerne kaller der nye kvanteinternett-eksperimentet det «mest avanserte» hittil.

Sikker teknologi

Bruk av minnenoder til å overkomme de tekniske begrensningene til kvantenettverk-løsninger har vi for øvrig også sett andre eksempler på, blant annet fra en gruppe europeiske universiteter.

Kvantesammenfilting innebærer for ordens skyld at to partikler er tvunnet sammen i én informasjonsenhet med den samme kvantetilstanden og er uløselig bundet til hverandre.

Når et sammenfiltret par av partikler deles mellom flere punkter, vil informasjonen umiddelbart overføres mellom punktene – uavhengig av avstanden mellom dem.

Sikkerheten til slike systemer kommer i korte trekk av at ethvert forsøk på å avlytte kommunikasjonen vil umiddelbart bli oppdaget ved at de delikate kvantetilstandene til partiklene vil bli endret idet de måles.

Kvantenettverk har blitt et betydelig satsingsområde, også på det europeiske kontinentet, hvor EU har kunngjort et stort kvantenettverksinitiativ.