Het QuTech-lab (afb: QuTech)
Onderzoekers van QuTech van de TU Delft zouden met succes kwantuminformatie hebben verstuurd over een netwerkje van drie knooppunten. Dat zou een belangrijke stap zijn op weg naar een toekomstig kwantumweb. Die stap was mogelijk door een verbeterd kwantumgeheugen en betere verbindingen tussen de drie knooppunten van het netwerkje. Ik weet het niet, maar ik heb het idee dat het voorlopig wel blijft aanmodderen met die kwantumcomputer en zeker met de communicatie tussen kwantumcomputers. Een werkende kwantumcomputer is een ding, maar voor een optimaal gebruik moeten die kwaco’s wel met elkaar kunnen ‘praten’. Hoe breng je die informatie over. Dat zou kunnen via lichtdeeltjes (fotonen), maar dan heb je het probleem van verlies in de verbindende glasvezelkabels. Dire fotonen zouden, zeker over de langere afstanden, nooit hun doel bereiken en daarmee ook de verzonden informatie niet.
Teleportatie, in feite het verplaatsen van objecten, zou een beter manier zijn om kwantuminformatie te versturen: een kwantumbit wordt momentaan van de ene plaats (de verzender) naar de andere (de ontvanger) verplaatst net als in allerlei wetenschapsficties. De reis tussen de twee punten wordt overgeslagen, maar hoe doe je dat.
Voor teleportatie heb je een aantal dingen nodig: een kwantumverstrengelde verbinding tussen verzender en ontvanger, een betrouwbare methode om kwantumprocessoren uit te lezen en een methode om kwantumbits op te slaan. Eerder hadden QuTech-onderzoekers al laten zien dat het mogelijk is kwantumbits tussen twee knooppunten te teleporteren. Nu zouden ze voor het eerst hebben aangetoond dat dat ook over een netwerk(je) mogelijk is: van knooppunt Charlie naar knooppunt Alice via het tussengelegen knooppunt Bob.
Daartoe moet je eerst een verstrengeling tot stand brengen tussen Charlie, Bob en Alice. Daartussen bestaat geen kabel of een andere fysieke verbinding. De tweede stap is het ‘bericht’, de kwantumbit, te maken. Dat kan een bepaalde waarde zijn. Charlie bereidt die voor enzovoorts. Om aan te tonen dat het ook echt werkt, teleporteerden de onderzoekers verschillende waardes.
De derde stap is de daadwerkelijke overdracht van de informatie/waarde. Charlie verricht daartoe een gezamenlijke meting met het ‘bericht’ op zijn kwantumprocessor en op zijn deel van de verstrengeling (Alice heeft de andere helft). Dan gebeurt er iets wat alleen in de kwantumwereld mogelijk is: als resultaat van die meting verdwijnt de informatie aan Charlies kant en verplaatst zich onmiddellijk naar de kant van Alice.
Als je denkt dat je dan klaar bent (zoals ik; as) heb je het helemaal mis. In feite is de kwantumbit versleuteld door de verplaatsing, waarbij de sleutel is bepaald door de meting van Charlie. Charlie stuurt het meetresultaat naar Alice, waarna Alice de juiste kwantumoperatie uitvoert om de kwantumbit te decoderen (ontsleutelen). Nadat Alice dat gedaan heeft is de informatie bruikbaar en de teleportatie geslaagd.
Omkeren
Het vervolgonderzoek zal zich richten op de omkering van stappen 1 en 2 van het teleportatieprotocol. Dus eerst de kwantumbit maken en dan de boel verstrengelen. Dat is lastig omdat je dan de kwantuminformatie eerst moet opslaan, maar dan kan het teleporteren ook volledig ‘op verzoek’ gebeuren. Dat zou belangrijk zijn als de over te brengen kwantuminformatie het resultaat is van een ingewikkelde berekening of als de overdracht (teleportatie) verschillende keren moet worden uitgevoerd. Het idee is dat teleportatie de ruggengraat wordt van het toekomstige kwantumweb.
Bron: Science Daily