Toshiba jaagt qubits intact over recordlengte van 600 km glasvezel

Op verschillende plekken in de wereld - waaronder in Delft - wordt hard gewerkt aan de totstandkoming van een werkend kwantuminternet. Het grote voordeel van de inzet van kwantumfysica, is dat informatie die over zo'n netwerk verstuurd wordt, niet kan worden onderschept. Tot nog toe is het gelukt qubits door een glasvezel te versturen over een afstand van enkele kilometers en het kon zelfs een rudimentaire vorm van een netwerk worden gebouwd. Maar de qubits transporteren over langere afstanden, waardoor de toegevoegde waarde van zo'n netwerk sterk toe zou nemen, was tot nog toe niet mogelijk.

Dat komt omdat qubits fragiel zijn en kleine verandering in de glasvezel kunnen ervoor zorgen dat een qubit zijn bijzondere status verliest. Die verstoringen kunnen worden veroorzaakt door schommelingen in de temperatuur waardoor de glasvezel minieme structuurveranderingen ondergaat.

Fluctuaties in glasvezel uitdoven

De Toshiba-onderzoekers hebben dit probleem ondervangen door te werken met twee verschillende golflengten die door dezelfde kabel worden gestuurd, melden zij in een verklaring waarvan onder meer ZDNet melding maakt. Een van de golflengten is gelijk aan die van de qubits. Samen zorgen zij ervoor dat de fluctuaties in de glasvezelkabel worden uitgedoofd. De onderzoekers hebben de technologie 'dual band stabilization' genoemd. Met de inzet van deze technologie lukte het de onderzoekers opeens de qubits over afstand van 600 km te transporteren.

Een kwantuminternet maakt het mogelijk een potentieel zwakke stap in de huidige beveiliging van netwerk weg te werken, namelijk het versturen van de sleutel. Door met qubits deze informatie te versturen (Quantum Key Distibution of QKD) is er de zekerheid dat niemand onderweg de informatie kan aftappen. De beveiliging van de sleuteloverdracht berust dan niet op wiskundige principes maar op fundamentele natuurkundige wetmatigheden. Wanneer beide kanten van de verbinding op deze manier over dezelfde lange sleutel kunnen beschikken, kunnen ze vervolgens ook andere informatie veilig over het netwerk transporteren. Het experiment vond plaats het lab dat Toshiba in het Britse Cambridge heeft.

Chinees record: 4600 km

Hoewel deze onderzoekers een record hebben gevestigd voor QKD over een glasvezelnetwerk, hebben ze niet een absoluut record in handen. Chinese onderzoekers wisten onlangs QKD uit te voeren over een afstand van 4600 kilometer door deels gebruikt te maken van satellietverbindingen.