QuTech creëert driehoeksverhouding in het lab

Acht jaar geleden baarden onderzoekers van QuTech onder leiding van prof.dr.ir. Ronald Hanson (faculteit Technische Natuurwetenschappen) opzien met de verstrengeling van twee quantumbits (qubits) in diamant. In een synthetische diamant waren roosterfouten aangebracht waarvan de elektronspin bij zeer lage temperaturen (269 graden onder nul) als qubit te gebruiken was.

Twee jaar later lieten ze zien dat verstrengelde qubits daadwerkelijk informatie met elkaar delen, en weer een jaar later toonde de onderzoeksgroep aan dat informatie-uitwisseling door verstrengeling sneller dan het licht gaat – iets wat Einstein had afgewezen als ‘spookachtige werking op afstand’.

Verstrengelingen leggen tussen qubits is inmiddels routine geworden voor QuTech-onderzoekers Matteo Pompili en Sophie Hermans, de eerste auteurs van een vorige week verschenen Science artikel. Maar een netwerk maken – de eerste stap op weg naar een quantuminternet – vergt het gecontroleerd verstrengelen van drie punten. En dat is precies wat de onderzoekers dit keer hebben laten zien. Ze bouwden stap voor stap een driehoeksverhouding op tussen quantumbits Alice, Bob en Charlie.

^{Voor het leggen van een verbinding heeft het knooppunt van een quantumnetwerk (Bob) twee qubits nodig. (Video: QuTech)}

Van daaruit konden ze twee kanten op. Dankzij de verstrengeling tussen drie qubits delen die dezelfde quantuminformatie, iets wat volgens de onderzoekers te gebruiken is om atoomklokken te synchroniseren.

Bij de andere toepassing doet Bob als middenpartij een stap terug, en blijft de verstrengeling tussen Alice en Charlie bestaan, hoewel ze fysiek niet verbonden zijn. Een dergelijke verbinding is het prototype van de onkraakbare verbinding die het quantuminternet zo veelbelovend maakt.

“Het toekomstige quantuminternet zal uit talloze quantumapparaten en tussenliggende knooppunten bestaan”, zegt Ronald Hanson, leider van het onderzoeksteam. “Collega’s bij QuTech bestuderen op dit moment al de toekomstige compatibiliteit met de bestaande data-infrastructuur.”

De volgende stap is om dezelfde driehoeksverstrengeling buiten het lab tot stand te brengen met bestaande telecom glasvezel: QuTech’s Quantum Internet Demonstrator. Volgend jaar hopen de onderzoekers daarmee de eerste quantuminternetverbinding tussen steden te leggen.  

^{(Illustratie: QuTech in het Science artikel)}