Ingenieurs van de Northwestern University hebben de eerste demonstratie gerealiseerd van kwantumteleportatie via glasvezelkabels die conventionele internetgegevens transporteren. Deze doorbraak, geleid door professor Prem Kumar, combineert kwantum- en klassieke communicatie naadloos met behulp van bestaande infrastructuur.
Northwestern-ingenieurs demonstreren kwantumteleportatie via glasvezel
De studie, gepubliceerd in het journaal Optiekonthult dat kwantumteleportatie kan plaatsvinden zonder dat er speciale opstellingen voor kwantumcommunicatie nodig zijn. Kumar legde uit dat het werk aantoont hoe kwantumnetwerken en klassieke netwerken hetzelfde glasvezelframework kunnen delen. “Het opent de deur om kwantumcommunicatie naar een hoger niveau te tillen”, aldus hij.
Kwantumteleportatie is afhankelijk van kwantumverstrengeling, een fenomeen waarbij twee deeltjes met elkaar verbonden raken, waardoor informatieoverdracht mogelijk is zonder fysieke overdracht. Deze methode maakt uiterst veilige communicatie mogelijk, omdat er geen gegevens nodig zijn om de afstand tussen zender en ontvanger te overbruggen. In plaats daarvan maakt het gebruik van verstrengelde deeltjes om informatie door te geven via hun gedeelde toestand, ongeacht de afstand.
Om deze prestatie te realiseren, hebben Kumar en zijn team de uitdagingen overwonnen die gepaard gingen met het wegspoelen van de verstrengelde deeltjes door ander internetverkeer. Ze identificeerden een minder drukke golflengte van 1290 nanometer, verschillend van de zwaar verhandelde C-band op 1547 nanometer. Door de lichtverstrooiing in glasvezelkabels vakkundig te bestuderen, optimaliseerden de onderzoekers de omstandigheden om interferentie door overlappende signalen te minimaliseren.
Via een opstelling met een glasvezelkabel van 30,2 kilometer verzond het team tegelijkertijd kwantuminformatie naast 400 Gbps internetverkeer. Ze voerden halverwege kwantummetingen uit en controleerden of de kwantumtoestand met succes was geteleporteerd, wat de duurzaamheid van de verstrengeling te midden van druk verkeer bewees.
“Dit vermogen om informatie te verzenden zonder directe transmissie opent de deur voor nog geavanceerdere kwantumtoepassingen die kunnen worden uitgevoerd zonder speciale glasvezel”, zegt Jordan Thomas, een Ph.D. kandidaat en hoofdauteur van het onderzoek. Hoewel dit experiment in de eerste plaats diende als proof of concept, kunnen toekomstige innovaties leiden tot praktische kwantumcommunicatietoepassingen.
Hoe Quantum Computing-aandelen (QUBT) met 300% stegen
De volgende stappen voor het team zijn onder meer het uitbreiden van het experimentele bereik en het gebruik van meerdere paren verstrengelde fotonen – een aanpak die verstrengelingswissel wordt genoemd. Deze techniek kan de mogelijkheden van kwantumnetwerken verbeteren en tegelijkertijd de voordelen van bestaande infrastructuren behouden. Hun ambities strekken zich uit tot het testen met optische kabels op grondniveau, waarbij de haalbaarheid van deze kwantumtechnologieën in praktijkscenario’s wordt benadrukt.
Een opmerkelijk aspect van deze vooruitgang is de mogelijke reflectie op beveiligingsmaatregelen in de communicatie, waardoor een methode wordt geboden om gegevens te verzenden die ongevoelig zijn voor onderschepping. Kumar benadrukt een kritische overweging: “Als we de golflengten goed kiezen, hoeven we geen nieuwe infrastructuur aan te leggen. Klassieke communicatie en kwantumcommunicatie kunnen naast elkaar bestaan.”
Deze prestatie is weliswaar aanzienlijk, maar vereist nog verder onderzoek en verfijning voordat deze zich in praktische toepassingen kan vertalen. Naarmate kwantumtechnologieën zich blijven ontwikkelen, kunnen de implicaties van dit werk het landschap van veilige communicatie opnieuw definiëren. De studie heeft een substantiële schijnwerper geplaatst op de voortdurende haalbaarheid van het samenvoegen van kwantum- en klassieke communicatie binnen de reeds bestaande kaders.
Uitgelichte afbeeldingscredits: Vergelijk glasvezel/Unsplash
