In principe teleporteren we natuurlijk al informatie, want wifi zit ‘in de lucht’, maar onderzoekers in Delft hebben een soort next level teleportatie uitgevonden. Geen mensen (of dieren of objecten), maar wel virtuele bestanden. Er is succesvol informatie geteleporteerd over een rudimentair quantumnetwerk. Dit is wat dat betekent en waarom het zo’n doorbraak is voor het internet.
Een bijzondere samenwerking tussen TU Delft en TNO, genaamd QuTech, heeft gezorgd voor een doorbraak in het internet. Op Nature schrijven de onderzoekers over hun bevindingen, maar laten we een poging doen om het onderzoek in iets minder ingewikkelde taal te omschrijven. Het is wel nogal complexe materie. De onderzoekers realiseren zich dat gelukkig wel, waardoor ze het bovenstaande filmpje hebben gemaakt om het iets eenvoudiger uit te leggen.
Om het onderzoek beter te begrijpen, is het handig om te weten wat quantuminformatie is en wat een rudimentair netwerk is. Quantum (ook wel eens gespeld als kwantum) zijn kleine, ondeelbare hoeveelheden van iets dat bij een interactie betrokken kan zijn. Het is een term uit de fysica. Waarschijnlijk is het bekendste kwantum een foton (een lichtdeeltje). Een rudimentair netwerk is een vrij basic netwerk. Niets ingewikkelds, vrij eenvoudig.
Maar goed, zet je die twee bij elkaar, dan is de uitkomst allesbehalve eenvoudig. Het is baanbrekend te noemen. In hun lab hebben onderzoekers in Delft belangrijke stappen gezet naar een quantuminternet. Dat kregen ze voor elkaar door een verbeterd quantumgeheugen en een verhoogde kwaliteit van de quantumlinks te bewerkstelligen. Dat laatste zijn verbindingen tussen drie knooppunten binnen dat netwerk. De bedoeling is dat je straks quantuminformatie (ook quantumbits genoemd) kunt versturen tussen die knoopppunten.
Waarom we dat willen, dat is omdat het zo veiliger is om vertrouwelijke informatie te delen, zoals patiëntinformatie van een ziekenhuis of gerechtelijke uitspraken van juridische instanties. Daarnaast is het mogelijk om meerdere quantumcomputers aan elkaar te verbinden, waardoor hun rekenkracht wordt vergroot. Je krijgt dan een soort supernetwerk. Het klinkt alsof het simpel is om zo’n quantumnetwerk te bewerkstelligen, maar dat valt tegen. Die schakels hebben kleine quantumprocessoren nodig en die maken het vrij moeilijk om quantuminformatie te versturen.
Je zou ervoor kunnen kiezen om lichtdeeltjes te gebruiken om de quantumbits alsnog te versturen, maar er gaat in glasvezelkabels veel verloren, zeker als het gaat om grotere afstanden. Daarom hebben de onderzoekers ervoor gekozen te teleporteren. Je kent het wel, beam me up Scotty, en een personage uit Star Trek is van het ene op het andere moment op een compleet andere locatie in één blip. En quantumbit hoeft niet meer tussen punt a en punt b te reizen, waardoor er geen kans meer is dat hij kwijtraakt.
Voor deze manier van internetten is wel wat meer nodig dan we gewend zijn. Er is een quantumverstengelde link nodig tussen de zender en de ontvanger, een goede uitleesmethode voor de quantumprocessoren en de mogelijkheid om de quantumbits tijdelijk op te slaan. Dat opslagpunt is punt b, wanneer a iets naar c wil sturen. Eerst moeten punt a en punt c verstrengeld raken (zonder fysiek te zijn met elkaar). Wel moeten ze allebei met punt b een fysieke connectie hebben. B slaat dan zijn deel van de verstrengelde informatie op en door een speciale meting in de processor van punt b kan de verstrengelingsinformatie worden doorgegeven. Dat was stap 1.
Stap 2 is een boodschap aanmaken, dat is de quantumbit. De informatie kan een 1 of 0 zijn, zoals we gewend zijn van computers, maar ook quantumwaarden. Punt c zet de informatie klaar. Dan volgt stap 3, waarbij punt c naar punt a wordt getransporteerd. Dat doen ze door c een meting te laten doen op die verstrengelde toestand die hij eerst van punt b had gekregen en een meting uit zijn quantumprocessor. De informatie verdwijnt dan bij punt c en komt dan direct aan op punt a. Het lijkt magie, maar het is wetenschap. Punt c moet overigens nog wel de meetuitkomst naar punt a sturen, want de informatie is versleuteld. Is dat eenmaal verstuurd, dan kan punt a de boel ontcijferen en is de teleportatie succesvol.
Het is misschien wat moeilijk voor te stellen, maar dit zou de toekomst kunnen zijn van een quantuminternet, waarin documenten enorm veilig kunnen worden verstuurd. Nogmaals, het gaat niet om mensen of dieren of objecten, maar voor quantumdots geldt in ieder geval dat ze kunnen zeggen: ‘Beam me up Scotty!’ en dan ook daadwerkelijk via teleportatie worden verplaatst.
