QuTech liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, kuantum internetin geliştirilmesinde önemli ilerlemeler kaydederek, kuantum işlemciler arasında kentsel mesafelerde başarılı bir ağ iletişimi sergilediğini ortaya koydu. Science Advances dergisinde yayınlanan bulgular, laboratuvardaki ilk araştırma ağlarından gelecekteki kuantum internete doğru atılan bir adımı temsil ediyor.
Ekip, tamamen bağımsız çalışan düğümleri geliştirdi ve bunları konuşlandırılmış fiber optik İnternet ile entegre ederek Hollanda’nın Delft ve Lahey şehirleri arasında 25 km’lik bir mesafe boyunca kuantum bağlantısı oluşturmalarına olanak tanıdı. Ekip lideri Ronald Hanson şunları söyledi: “Bu projede, 25 km’lik konuşlandırılmış yer altı fiberi boyunca kuantum dolaşıklığı yarattığımız mesafe, kuantum işlemciler için bir rekordur. Bu, farklı şehirlerdeki bu tür kuantum işlemcilerin birbirine bağlandığı ilk sefer.”
Kuantum İnternet, yalnızca 0 veya 1 değerlerini değil aynı zamanda bunların süperpozisyonlarını da (aynı anda 0 ve 1) alabilen kuantum bilgilerinin (kübitler) alışverişine olanak tanıyacak. Ek olarak kübitler dolaşık olabilir, bu da mesafeden bağımsız olarak anlık korelasyonlara izin veren bir kuantum bağlantısını paylaştıkları anlamına gelir. Bu tür yetenekler, finansal veya tıbbi verilerin güvenli alışverişi için güvenli şifreleme anahtarları ve uzak kuantum bilgisayarların güçlerini artırmak ve tam kullanıcı gizliliğini sağlamak için bağlanması da dahil olmak üzere, temelde yeni iletişim ve bilgi işlemi mümkün kılabilir.
Laboratuvar deneylerinden şehirler arası kuantum iletişiminin uygulanmasına geçiş, yeni sorunların çözülmesini gerektirdi. Ekip, düğümlerin uzun mesafelerde bağımsız olarak çalışmasına olanak tanıyan, foton kaybının bağlantı hızları üzerindeki etkisini azaltan ve dolaşmış bir bağlantının başarılı bir şekilde oluşturulduğu her seferde güvenilir onay sağlayan esnek bir sistem geliştirdi. Çalışmanın ortak yazarı Ariane Stolk şunları açıkladı: “Bağlantının, 25 kilometrelik optik fiber boyunca foton dalga boyu (bir mikrometreden daha az) dahilinde stabil olması gerekiyordu. Bu görev, Dünya ile Ay arasında yalnızca birkaç milimetrelik bir doğrulukla sabit bir mesafeyi korumaya benzetilebilir.”
Ekip, birbirine bağlanan fiber optik bağlantının çok hassas stabilizasyonunu gerektiren, foton açısından verimli bir protokol kullandı. Elmas spin kübitleri içeren bir kuantum ağının iki düğümü arasındaki dolanıklığı başarıyla gösterdiler ve düğümler arasında önceden tanımlanmış bir dolaşıklık durumu sağladılar.
Ekibin Fraunhofer ILT, OPNT, Element Six, Toptica ve Hollandalı telekomünikasyon sağlayıcısı KPN dahil olmak üzere çeşitli kuruluşlarla olan geniş deneyimi ve işbirliği, projenin başarısını garantiledi.
Ekip tarafından geliştirilen mimari ve yöntemler, yeni nesil ölçeklenebilir kübitler de dahil olmak üzere diğer kübit platformlarına da uygulanabilir.