Leiden krijgt aansluiting quantuminternet

Leiden krijgt aansluiting quantuminternet
medisch wetenschappelijk fotograaf scientific creative photographer
© Marieke de Lorijn/QuTech
Leiden

Het laboratorium QuTech van de TU Delft werkt aan een quantumnetwerk dat Delft, Den Haag, Leiden en Amsterdam met elkaar moet verbinden. In 2020 moet dit netwerk, het eerste ter wereld, operationeel zijn. Er hoeven geen speciale kabels voor te worden aangelegd: quantuminformatie reist over normale glasvezelkabels.

QuTech beschikt over alle ’ingrediënten’ die voor zo’n netwerk nodig zijn, zegt onderzoeker Suzanne van Dam van QuTech. ,,We zijn er actief mee bezig.’’ Het verst gevorderd is de quantumverbinding naar Den Haag. Hiervoor heeft QuTech de beschikking over een ongebruikte glasvezelkabel van KPN. In ’het centrum van Den Haag’, waar exact kan Van Dam niet zeggen, moet een ontvangstation komen voor het quantumsignaal, dat tegelijk doorgeefluik is.

Diamantchip

Met een speciale diamantchip, die de quantumverbinding totstandbrengt, kan vanuit Den Haag een verbinding met Leiden worden gelegd. Van Dam weet niet wie het signaal in Leiden ontvangt, maar het lijkt waarschijnlijk dat het een instituut van de faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen van de Universiteit Leiden wordt. Het ontvangstation is een ’koelkast’, waarin met vloeibaar helium een diamantchip op 4 graden Kelvin wordt gehouden.

Het realiseren van het quantumnetwerk is fundamentele wetenschap. Het is niet makkelijk om zo’n netwerk te maken, want quantumverbindingen zijn ontzettend kwetsbaar. Bij de minste verstoring gaat het signaal verloren. Maar als de fundamentele en technische problemen overwonnen kunnen worden, en daar ziet het volgens Van Dam wel naar uit, ligt een onkraakbaar internet in het verschiet.

De quantumverbinding wordt gemaakt door elektronen te verstrengelen. Twee verstrengelde elektronen hebben een tegengestelde ’spin’: de een spint altijd ’omhoog’ (’0’), de ander ’omlaag’ (’1’). Als een quantumonderzoeker een meting aan het ene elektron doet, krijgt hij bij het andere het tegenovergestelde resultaat, op hetzelfde moment en ongeacht waar dat andere elektron zich bevindt. Twee verstrengelde qubits (informatiepakketjes die tegelijkertijd ’0’ en ’1’ kunnen zijn), hebben een sterke, unieke band. Ze reageren alleen op elkaar. Op het moment dat een hacker probeert mee te kijken, gaat de quantumband tussen de qubits verloren en verdwijnt de informatie. Natuurkundige principes maken meekijken onmogelijk.

Die gekke eigenschap maakt qubits geschikt om te dienen voor encryptie, als ’sleutel’ voor het verzenden van vertrouwelijke informatie - een betalingsopdracht bijvoorbeeld.

Maar dat is toekomstmuziek, zegt Van Dam. ,,We weten nog niet wat de eerste boodschap zal zijn. Eerst moeten we maar eens een stabiele verbinding creëren.’’ Sinds kort kan QuTech veertig qubits per seconde maken, die dan een seconde leven. Van Dam noemt dit ’een belangrijke stap’ voor het maken van een quantumverbinding met Den Haag. De volgende stap is, terwijl QuTech een verbinding met Den Haag in stand houdt, er één met Leiden te leggen.

Meer nieuws uit Leiden