Delftse wetenschappers teleporteren informatie over netwerk van drie nodes – IT Pro – Nieuws

Onderzoekers van QuTech zijn er in geslaagd quantuminformatie te teleporteren via een netwerk met drie knooppunten. De demonstratie opent de deur naar een quantuminternet waarover informatie veilig te versturen is.

De wetenschappers van de QuTech wisten bij het onderzoek de staat van qubits te teleporteren tussen twee niet-naburige punten in het netwerk, Alice en Charlie, via tussenstation Bob. Alice en Bob zijn niet direct met elkaar verbonden, wel hebben ze beide een optische connectie via glasvezelkabels met Bob. Elk knooppunt, of processor, bevatte een communicatie-qubit gebaseerd op de elektronische spin in een diamantje. Daarnaast bevatten Bob en Charlie een nucleaire spin als geheugenqubit.

Aan de teleportatie gaan twee voorbereidende stappen vooraf. Eerst is er de Teleporter-stap. Hierbij worden de staten van de qubits van Alice en Charlie met elkaar verstrengeld. Bij verstrengeling zijn quantumstaten zodanig met elkaar verbonden, dat de ene staat niet meer onafhankelijk van de staat van de ander beschreven kan worden. Deze verbondenheid is aanwezig, ongeacht de afstand tussen de twee deeltjes.

De verstrengeling tussen Alice en Charlie verloopt via een uitwisselingsprotocol met Bob. De qubit van Alice verstrengelt met die van Bob, die de staat van de verstrengeling in zijn geheugenqubit opslaat. Vervolgens vindt er verstrengeling van Bob en Charlie plaats waarbij de staat doorgegeven wordt met behulp van een meting bij Bob.

De tweede stap is de voorbereiding van de staat van de te teleporteren qubit. Deze wordt voorbereid op de communicatiequbit van Charlie. De laatste stap, de daadwerkelijke teleportatie, gebeurt door een zogenoemde Bell-staatmeting bij de qubits van Charlie. De uitkomst van die meting wordt naar Alice gestuurd via een klassiek communicatiekanaal. Afhankelijk van de uitkomst van de meting, wordt de quantumstaat van de communicatiequbit ontvangen op het knooppunt en is de teleportatie een feit.

De onderzoekers slaagden er vorig jaar in informatie van Alice naar Bob te teleporteren, maar de nieuwe demonstratie betrof door de drie nodes een daadwerkelijk netwerk en maakt opschaling mogelijk. Het experiment slaagde doordat de onderzoekers het quantumgeheugen wisten te verbeteren en de kwaliteit van de verbindingen tussen de nodes optimaliseerden. Het gaat om een belangrijke stap richting een quantuminternet. Bij een dergelijk netwerk is een man-in-the-middle-aanval altijd te detecteren, wat veilige overdracht van gegevens binnen handbereik brengt.

De onderzoekers van bij QuTech, het samenwerking tussen TU Delft en TNO, publiceren hun bevindingen woensdag in het wetenschappelijke tijdschrift Nature onder de titel Qubit teleportation between non-neighbouring nodes in a quantum network.