Stephanie Wehner van de TU Delft (afb: TU Delft)

Er wordt veel geschreven en gedelibereerd over kwantumcomputers en de grote ‘zegeningen’ die die apparaten ons zouden kunnen brengen. Die ‘zegeningen’ zitten nog, maar intussen hebben kwantumonderzoekers van de TU Delft alvast eens de contouren van een kwantumweb omschreven.  Die zou er wel eens eerder kunnen zijn dan de kwantumcomputer. De onderzoekers hebben het over enkele jaren.
De Delftse kwantumonderzoekers beschreven zes ontwikkelingsstadia op weg naar een kwantumweb, dat overigens zeer waarschijnlijk niet in plaats van het huidige web zal komen, maar aanvullend daaraan zou zijn. In de eerste fase praten we over eenvoudige kwantumnetwerken waarbij kwantumbits worden gebruikt in plaats van gewone 0/1-bits. Dat zou al binnen niet al te lange termijn te verwachten zijn. In het laatste stadium praten we dan over netwerken van kwantumcomputers die via kwantumtechnologie met elkaar verbonden zijn.

Voor elk stadium beschrijven de onderzoekers nieuwe mogelijke toepassingen, zoals extreem nauwkeurige kloksynchronisatie of het integreren van verschillende telescopen op aarde in een virtuele ‘supertelescoop’. Doel van de ontwikkelingsroute is ook om een gezamenlijke taal te ontwikkelen voor dit nieuwe vakgebied om zo het onderzoek te stimuleren.
Een kwantumweb zou, is het idee, een revolutie kunnen betekenen binnen de communicatietechnologie. Daarbij wordt, onder meer, gebruik gemaakt van het uiterst vreemde fenomeen verstrengeling. Daarbij kunnen kwantumdeeltjes qua eigenschappen gekoppeld zijn, ook al bevinden die zich op grote afstand van elkaar.
Met die vreemde kwantumverschijnselen zou een kwantumweb mogelijkheden hebben die buiten het bereik van het klassieke internet vallen. Het is dan ook te verwachten dat vooral ‘grootverbruikers’ zoals onderzoeksinstituten er gebruik van zullen maken en dat de gewone consument daar weinig baat bij heeft. Zo zijn met behulp van verstrengeling activiteiten op twee veraf gelegen plekken heel nauwkeurig te coördineren. Hiermee kunnen klokken heel nauwkeurig gesynchroniseerd worden en waarnemingen van telescopen virtueel verbonden worden zodat astronomen veel scherpere beelden zullen krijgen.
Die verstrengeling zou ook absolute veiligheid op het kwantumweb creëren, aangezien een kwantumcommunicatie niet zou kunnen worden afgeluisterd door derden, maar vooralsnog zijn de meningen daarover verdeeld. Er zijn al onderzoekers geweest die die ‘absolute’ beveiliging zouden hebben doorbroken.

Toepassingen

Er zouden al veel mogelijke toepassingen voor een kwantumweb bedacht zijn en de verwachting is dat er nog vele bijkomen zodra zulke netwerken operationeel zijn. Onderzoekers van QuTech, een samenwerking tussen de TU Delft en TNO, schetsen in deze publicatie de stadia van ontwikkeling en geven aan welke technische vereisten er per stadium zijn en welke toepassingen die mogelijk maken.

In het eerste stadium van een daadwerkelijk kwantumnetwerk is het mogelijk om kwantumbits te versturen tussen elke twee punten in het netwerk. Dit is al voldoende om verschillende cryptografische toepassingen te ondersteunen. Het laatste stadium is een kwantumverbinding tussen volledig operationele kwantumcomputers.

In de aanloop naar die laatste fase zou wel wat wrijving kunnen ontstaan tussen de diverse ‘ingrediënten’ die daarvoor nodig zijn. “Aan de ene kant willen we de technologie doorontwikkelen naar steeds geavanceerdere stadia van zo’n netwerk”, zegt auteur Stephanie Wehner, “maar aan de andere kant moeten we softwareontwikkelaars zover krijgen dat ze de technische eisen van hun toepassingen verlagen zodat ze in een zo vroeg mogelijk stadium werken”. Met alle fouten van dien, kennelijk. Volgens medeauteur Ronald Hanson zal er ook een gezamenlijke taal ontwikkeld moeten worden voor dit onderzoeks- en ontwikkelingsveld. “Daar is momenteel veel behoefte aan.” We gaan het zien.

Bron: TU Delft