Maandag 13/07/2020
Dankzij de Micius-satelliet en de kwantumfysica verbonden Chinese onderzoekers de steden Nanshan en Delingha met elkaar.

AchtergrondKwantumfysica

China brengt futuristisch kwantuminternet stapje dichterbij

Dankzij de Micius-satelliet en de kwantumfysica verbonden Chinese onderzoekers de steden Nanshan en Delingha met elkaar.Beeld SCIENCE

Chinese natuurkundigen zijn erin geslaagd om een onkraakbare verbinding te leggen tussen twee steden, zo’n 1.120 kilometer uit elkaar. Het is voor het eerst dat een praktisch bruikbare versie van het toekomstig kwantuminternet zo’n grote afstand overbrugt.

De twee Chinese steden – Nanshan en Delingha – werden onderling verbonden met de hulp van een satelliet én de tegendraadse wetten van de kwantumfysica. Die natuurkundetheorie beschrijft het gedrag van de wereld op de kleinst denkbare schaal, de schaal van deeltjes, de fundamentele bouwstenen waaruit alles om ons heen bestaat.

Fotonen spelen de hoofdrol in de versleutelde verbinding tussen de twee Chinese steden.Beeld rv

Hoofdrol bij het Chinese experiment speelt het foton, het lichtdeeltje dat je terugvindt in alles van de diffuse waas van een sfeerlamp tot de krachtige lichtstralen van verre sterren. Splits één zo’n foton in tweeën – met behulp van een kristal – en de wetten van de kwantumfysica stellen dat de twee nieuwe fotonen op bijna magische wijze met elkaar verbonden blijven – verstrengeld zijn, heet dat in vakjargon. Doe vervolgens een meting aan één deel van dat verstrengelde paar, en je weet ook direct iets over zijn partner. Zelfs als je ze fysiek kilometers of lichtjaren uit elkaar haalt.

Onkraakbaar

Die truc gebruikte een onderzoeksgroep onder leiding van fysicus Jian-Wei Pan (University of Science and Technology of China) ook bij het nieuwe experiment, schrijven ze in het huidige nummer van het vakblad Nature. De fysici verdeelden zo’n verstrengeld fotonpaar, gemaakt in de Micius-satelliet die ze in 2016 lanceerden, over de grondstations in Nanshan en Delingha. De kwantumverbinding tussen die deeltjes kon men vervolgens gebruiken om een zogeheten ‘sleutel’ te versturen, een geheim stukje informatie waarmee een verzender een bericht versleutelt en de ontvanger dat bericht kan lezen.

Zo’n verbinding is bovendien praktisch onkraakbaar. Verstrengeling is namelijk zó gevoelig voor invloed van buitenaf − zoals iemand die wil afluisteren − dat de verbinding bij het minste of geringste kapotgaat. Wanneer het lukt om via de verstrengeling een sleutel te versturen, weet je dus zeker dat niemand stiekem heeft meegekeken.

“Dit is een grote stap voorwaarts”, zegt fysicus Wolfgang Tittel, verbonden aan kwantuminformatie-instituut QuTech in Delft. In een vorig experiment had deze zelfde groep de verbinding al gelegd, zegt hij, maar was de verstrengeling nog onvoldoende betrouwbaar voor kwantumversleuteling. “Ze hebben hun technologie flink verbeterd. Dit helpt ons verder op weg naar een toekomstig kwantuminternet.”

Wereldwijde race

Zo’n toekomstig internet kan straks niet alleen sleutels versturen, maar ook kwantumcomputers met elkaar verbinden. Techgiganten zoals Microsoft en Google zijn momenteel verwikkeld in een race om die eerste kwantumcomputers te bouwen. Zulke computers zijn voor bepaalde toepassingen op papier veel sneller dan gewone computers.

Volgens Tittel is de technologie van Pan en collega’s ook geschikt om zulke computers te verbinden. “Maar dat vereist nog wel wat upgrades”, zegt hij. Ook kan de overdrachtssnelheid van kwantuminformatie nog wel wat hoger. Sleutels worden nu verzonden met enkele tientallen bits per seconde. Met meer satellieten en een handiger opgezet netwerk, kan men dat in de toekomst verhogen, denkt Tittel.

Zelf werken hij en zijn collega’s bij QuTech overigens niet aan kwantuminternetverbindingen per satelliet, maar over glasvezelkabels. “Die kabels lopen nu al elk huis in. Dat is wel zo praktisch. Bovendien heb je dan geen last van verstoring van het signaal als het bewolkt is of regent”, zegt hij. “Maar uiteindelijk heb je al deze technologieën nodig. Net zoals het gewone internet zowel via de kabel als door de lucht loopt, zal het kwantuminternet dat straks ook doen.”

Meer over

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234