Een grote stap voorwaarts voor het quantuminternet

Het filmpje van Minute Physics over een kat die naar de maan wordt geteleporteerd

Desalniettemin vraagt mijn vader elk half jaar of ik al een kat naar de maan geteleporteerd heb. Tot nu toe is mijn antwoord altijd nee geweest en dat zal nog wel een tijdje zo blijven, maar binnenkort ga ik een soortgelijk experiment uitvoeren. Komende tijd ga ik verstrengeling teleporteren.

Science fiction

Teleporteren?! Dat klinkt als science fiction, maar dat is het niet. Sterker nog, ook in Delft hebben we een paar jaar geleden een teleportatie-experiment gedaan. Hier teleporteerden we een quantumbit over een afstand van ongeveer drie meter. Waarbij een quantumbit het equivalent van een quantumkat is in een computer. Een computerbit dat zowel 0 als 1 tegelijkertijd kan zijn.

Dit experiment was zo’n groot nieuws dat het zelfs het achtuurjournaal haalde, waarin de nieuwslezer Rob Trip ook over een afstand van drie meter werd geteleporteerd. Nu, een paar jaar later, gaan we een stapje verder. In plaats van de informatie van één deeltje, willen we een verstrengelde toestand teleporteren.

In feite willen we de verstrengeling doorgeven. We willen twee quantumbits met elkaar verstrengelen waar geen directe connectie tussen bestaat, met behulp van een derde quantumbit in het midden.

Waarom wil je verstrengeling doorgeven?

Zo’n verstrengelde toestand is handig als je bijvoorbeeld geheime informatie met elkaar wil delen, zoals een wachtwoord. Zodra twee deeltjes verstrengeld zijn geven ze namelijk altijd sterk gecorreleerde uitkomsten. Ze geven óf altijd dezelfde uitkomst óf precies het tegenovergestelde. Als iemand probeert af te luisteren zie je dit in je meetuitkomsten.

Om met iedereen waar ook ter wereld zo’n verstrengeling te maken, heb je een heel groot netwerk nodig, een quantuminternet. Zo communiceer je met iedereen veilig. Vanuit een praktisch oogpunt is het erg onhandig om met iedereen een directe verbinding te hebben, daarom is het nodig dat de verstrengeling kan worden doorgegeven. Je kan het vergelijken met een router in het normale internet, die je lokale thuisnetwerk met het hele internet verbindt. Maar met het quantuminternet is het zelfs niet mogelijk voor deze tussenpersoon om je ongezien af te luisteren!

Het kookboekrecept

Ook al is dit experiment volledig nieuw, het is nog nooit door iemand op deze manier uitgevoerd. Maar we hebben het al wel als een kookboekrecept uitgewerkt.

Benodigdheden:

• Drie netwerkknooppunten met elk een quantumbit

• Een geheugenquantumbit in het middelste knooppunt

• Speciaal meetgereedschap om de gelijkenis tussen twee quantumbits te bekijken; een Bellmeting.

Het stappenplan:

Maak verstrengeling tussen knooppunten A en B.

Sla deze zorgvuldig op in knooppunt B, zodat je hem goed kan bewaren tijdens de volgende stap.

Maak het 2e verstrengelde paar tussen knooppunten B en C.

Gebruik de speciale meting, de Bellmeting, om de twee quantumbits in knooppunt B te bekijken.

Afhankelijk van de uitkomst van de Bellmeting voeren A en C een correctie uit en voilà je hebt verstrengeling geteleporteerd.