Nytt gjennombrudd: Snart kommer «kvante-internett»

Det rapporteres ofte om nye fremskritt innen kvantedatamaskiner, men forskere har også begynt å utforske hvordan teknologien kan brukes til å bygge fremtidens nettverksløsninger.

På dette feltet viser det seg nå å ha skjedd et viktig fremskritt, rapporterer vitenskapsmagasinet Interesting Engineering.

Stor bragd

Et team av forskere fra flere europeiske universiteter hevder de har funnet en måte å «knytte» sammen et kvantenettverk på, en bragd de hevder aldri har blitt oppnådd før.

Hovedproblemet med kvantedata er at den er ekstremt delikat og utsatt for støy og forstyrrelser når den sendes over store avstander.

Innen konvensjonell, fiberbasert dataoverføringer benyttes signalforsterkere – repeatere – 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.

En vei rundt dette problemet er å «dele opp» nettverket i mindre segmenter som kan lenkes sammen ved at kvantetilstanden til dataene deles mellom alle segmentene.

Krever to enheter

Dette krever imidlertid at man benytter to typer enheter; en enhet som genererer dataene, som i dette tilfellet består av sammenfiltrede lyspartikler (fotoner), og en minneenhet som brukes til å lagre partiklene slik at de kan hentes ut igjen.

Som forskerne peker på finnes det allerede slike enheter, men man har hittil ikke klart å finne en god måte å få disse til å fungere sammen på. Det kommer av at enheten som genererer lyspartiklene og enheten som lagrer dem benytter ulike bølgelengder.

Forskerne i dette tilfellet klarte imidlertid å lage et system hvor begge enhetene benytter den samme bølgelengden. Én enhet genererte fotonene som ble lagret i minneenheten, og en laser ble så brukt til å slå minnet av og på og frigi fotonene ved behov.

– Å koble sammen to nøkkelenheter er et kritisk skritt mot kvantenettverk, og vi er opprømte over å være det første teamet som har vært i stand til å demonstrere dette, sa Dr. Sarah Thomas fra Imperial College London.

Bølgelengdene som de nye enhetene bruker er kompatible med dagens fiberoptiske infrastruktur, noe som gjør løsningen enklere å realisere den dagen kvantedatamaskiner er klare for markedet. Ennå er det imidlertid et stykke igjen, og forskerne jobber nå med å forbedre teknologien, blant annet ved å øke tiden som lyspartiklene kan lagres.

Satses på av EU

Flere aktører jobber med kvantenettverkteknologien, som er spådd å by på enorme fordeler innen både ytelse og sikkerhet. De fleste konseptene, som også i dette tilfellet, baserer seg på sammenfiltring av lyspartikler – fotoner.

Kvantesammenfilting innebærer 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.