Het is wellicht de eerste quantumtechnologie die realiteit wordt: het quantum-internet. Onderzoekers van QuTech in Delft hebben in Science een gedetailleerde roadmap voor de ontwikkeling van dat quantum-internet gepubliceerd. Ze beschrijven zes stadia, te beginnen met simpele netwerken van qubits waarmee al een vorm van inherent veilige quantumcommunicatie mogelijk is. In het laatste stadium zijn er netwerken van quantumcomputers die via quantumtechnologie met elkaar verbonden zijn.

Communicatietechnologie

Een quantum-internet zou een revolutie kunnen betekenen binnen de communicatietechnologie, omdat gebruik wordt gemaakt van bijzondere quantumfenomenen zoals verstrengeling. Onderzoekers werken wereldwijd aan technologie waarmee ze quantumbits kunnen uitwisselen tussen twee punten op aarde. Zulke quantumbits kunnen de waarden ‘1’ en ‘0’ hebben zoals klassieke bits, maar ook allebei tegelijk. En ze kunnen worden ‘verstrengeld’: hun toestanden zijn dan verbonden, zodat een meting van een van de twee onmiddellijk effect heeft op de ander.

Coördinatie

Een quantuminternet heeft hierdoor unieke eigenschappen die altijd buiten bereik zullen zijn van het klassieke internet. De eerste is dat met verstrengeling activiteiten op twee veraf gelegen plekken heel nauwkeurig kunnen worden gecoördinerd. Hiermee kunnen klokken heel nauwkeurig gesynchroniseerd worden en waarnemingen van telescopen virtueel verbonden worden zodat astronomen veel scherpere beelden krijgen. De tweede eigenschap is dat quantumverbindingen inherent beveiligd zijn. Als twee qubits volledig zijn verstrengeld, dan is het fundamenteel onmogelijk die verbinding af te luisteren. Dat maakt verstrengeling uitermate geschikt voor toepassingen die beveiliging en privacy vereisen.

Prepare and measure

Bij het eerste stadium van een daadwerkelijk quantumnetwerk – een ‘prepare and measure network’ – is het mogelijk om qubits te versturen tussen elke twee punten in het netwerk. Dit is al voldoende om verschillende cryptografische toepassingen te ondersteunen. Het meest verregaande stadium is het quantum-verbinden van volledig operationele quantumcomputers.

De verwachting is dat de eerste quantum netwerken voor het versturen van end-to-end qubits in de komende jaren gerealiseerd gaan worden, op weg naar grootschalige quantumnetwerken.