Verstrengeling distilleren
Met behulp van lichtdeeltjes zijn wetenschappers in staat om de quantum informatie te verbinden over macroscopische afstanden: tot ruim een kilometer. Met een belangrijke test lieten de wetenschappers eerder de kracht van zo’n verbinding zien: verstrengeling is onzichtbaar voor een tussenpersoon: de informatie kan niet worden afgeluisterd.
Waar we eerst verstrengde informatie realiseerden tussen twee elektronen in twee diamanten, gebruiken we nu ook één van de aanwezige kernspins in iedere diamant om de verstrengelde informatie tijdelijk op te slaan. Terwijl de informatie veilig is opgeslagen, verstrengelen de wetenschappers de elektronen opnieuw. Nu zijn er twee verbindingen. Door deze op een slimme manier met elkaar te combineren, kunnen uit die zwakkere verbindingen één sterkere verstrengelde verbinding halen, een beetje zoals whisky wordt gedistilleerd uit lager-alcoholische basisingrediënten. Deze distillatie van verstrengeling kan in principe steeds vaker herhaald worden totdat de verbinding de gewenste kracht heeft.
Verreikende mogelijkheden
Deze methode opent belangrijke deuren voor het quantum internet. Om zo’n netwerk te realiseren hebben we alles nodig dat het huidige internet ook gebruikt: een geheugen, een processor en verbindingen. Nu laten we zien dat we de kernspins als geheugen kunnen gebruiken, zonder dat deze verstoord worden door nieuwe verbindingen tussen de elektronen, de processor. De verstrengeling kan worden opgeslagen in kernspins, terwijl er opnieuw verstrengeling tussen elektronen wordt gerealiseerd. Dat kan ook verstrengeling met een elektron in een nieuw knooppunt zijn. Op deze manier kunnen we verder gaan dan twee verbindingen en het eerste echte quantumnetwerk gaan opzetten. Op dat moment gaat ook de wetenschap een onbekend gebied in. Deze distillatie van verstrengeling is essentieel voor de toekomst van het quantum internet: waarin vele quantum verbindingen bestaan, die ook nog eens van hoge kwaliteit moeten zijn.
Bron: TU Delft, (foto) Unsplash
