Een quantuminternet voor bij jou thuis

Ik maakte het onderzoek en nieuws van dit quantumnetwerk van Sophie heel direct mee de afgelopen jaren. We zaten namelijk in dezelfde onderzoeksgroep. Zelfs onze experimentele opstellingen staan naast elkaar (met een muur ertussen).

Lab met bass

Al dat soort ontdekkingen zijn heel motiverend voor je eigen onderzoek. Maar je blijft ook gewoon collega’s. Zo kreeg ik meermaals een appje “of de muziek zachter kon” want haar precieze metingen voor een experiment dat wereldnieuws haalde, was ik aan het verstoren. Whoops! Dan toch maar even de koptelefoon op, want als je lang in een lab zonder ramen zit gaat dat toch net wat makkelijker met goede muziek. Ondertussen verhuisde Sophie om onderzoek te doen in Amerika aan de gerenommeerde universiteit Caltech. Sophie, heel veel succes daar, en bij mij kan de muziek weer op de speakers ;)

Waar Sophie meer een ‘thuisnetwerk’ bouwde, probeer ik juist de aansluiting op lange afstand te maken. Dat kun je vergelijken met hoe je vanaf thuis ook verbinding maakt met een computer in de cloud. We ontwikkelen dus echt de bouwstenen van de quantumequivalenten van het huidige internet.

Ik mag deels dus bepalen hoe de toekomst van quantumcommunicatie eruitziet. Overweldigend om over na te denken dat we dat straks allemaal gaan gebruiken! Maar het maakt mijn promotieonderzoek ook extra leuk omdat ik direct een toepassing in de praktijk breng, buiten het lab.

Lange-afstandquantuminternet

Een van de fundamentele bouwstenen om quantuminformatie te versturen tussen quantumcomputers, is het hebben van verstrengeling tussen twee (of meer) computers. De meest verre verstrengeling van quantumcomputers is 1.3 kilometer. Dat lukte in 2015 door een heel lang uitgestrekt lab te maken op de campus van de TU Delft.

Op die afstand gebruik je dezelfde apparatuur die met speciale en directe kabels is aangesloten. Je weet daardoor heel zeker dat de aansturing van je experiment overal hetzelfde gebeurt. Die precieze aansturing heb je nodig voor een correcte en snelle verstrengeling. Maar als je naar tientallen kilometers gaat lukt dat niet meer. Dan is het net alsof je bij je vriend(in) thuis de computer wil besturen met een muis die aan een kabel van 10 kilometer zit! Voor zulke afstanden moet je dit ontkoppelen.

Onafhankelijke systemen

Dat doe je door compleet onafhankelijke systemen te maken. Zij moeten op een slimme manier de aansturing van je experiment en het maken van die verstrengeling synchroniseren. En dat moet heel precies. Ik moet op 1 nanoseconde accuraat apparaten aansturen die 10 kilometer van elkaar liggen. Doe je wel eens een ‘snelheidstest’ van je eigen internet? Daar staat ook zo’n latency of ping bij, meestal iets van 10 tot 100 milliseconde. Mijn ping moet dus ongeveer een miljoen keer kleiner zijn. Dat is dus lastig, maar het is mogelijk!

Verstrengeling tussen Delft en Den Haag

Mijn uiteindelijke doel is om verstrengeling te maken tussen een quantumcomputer in Delft en een ander in Den Haag, waarbij we een ‘meetstation’ in Rijswijk gebruiken. We sturen daarheen enkele lichtdeeltjes (fotonen) die van allebei de quantumcomputers komen. Als we de meting succesvol is in Rijswijk, weten we dat de quantumcomputers zijn verstrengeld. Nu staan deze computers allebei in mijn lab in Delft, en maken we eerst daar de verstrengeling voordat we verhuizen. Ik ben nu 2.5 jaar bezig, dus ik heb nog 1.5 jaar om geschiedenis te schrijven met ’s werelds eerste lange-afstandquantuminternet!