Forskare över hela världen arbetar mot nya metoder för att förverkliga ett ohackabelt internet, ett internet baserat på kvantinvikling - en osynlig kvantmekanisk anslutning - som nätverkslänkar. Den största utmaningen är att skala till stora nätverk som delar intrasslade länkar med många partiklar och nätverksnoder. Forskare i Delft och Oxford har nu lyckats destillera en stark intrasslad länk genom att kombinera flera svagare kvantlänkar till en. Denna metod är avgörande för att förverkliga ett pålitligt kvantnätverk mellan flera kvantnoder. Detta innovativa nya verk har nu publicerats i Vetenskap tidskrift.
Läskigt internet
Säker kommunikation är en av dagens största digitala utmaningar. Det finns en världsomspännande vetenskaplig strävan mot nya metoder för att förverkliga ett verkligt säkert internet baserat på kvantmekanikens lagar. Med sådana nätverk, hemlig avlyssning är i grunden omöjligt. Dock, förverkliga starka länkar i ett kvantnätverk, baserad på den kraftfulla men ömtåliga principen för kvantinvikling, är en stor vetenskaplig utmaning.
"Intrasslade partiklar beter sig som en, oberoende av avstånd. Varje observation av sådana intrasslade elektroner resulterar i korrelerad information, "Professor Ronald Hanson förklarar. Att mäta en partikel påverkar därför omedelbart den andra, även när de skiljer ljusår åt. Albert Einstein trodde inte att en sådan koppling kunde existera, men ett noggrant utformat experiment från gruppen av professor Hanson i Delft 2015 nådde världspressen för att visa att detta verkligen är fallet. De kunde lyckas med denna långvariga utmaning genom att sammanfoga kvantinformation över sträckor över en kilometer via ljuspartiklar. Forskare arbetar nu mot banbrytande teknik baserad på intrassling. Starka kopplingar via kvantinvikling kan vara grunden för informationsdelning. 'Informationen finns på båda ställena och det finns inget behov av känslig information för att resa emellan, "Hanson utarbetar, "vi förväntar oss grundläggande säkra framtida nätverk baserade på sammanfiltring mellan kvantnoder:ett kvantinternet." Kraften i kvantinvikling är att den är osynlig för tredje part:informationen är omöjlig att avlyssna.
Förträngningsdestillation
Forskargruppen för Ronald Hanson vid QuTech är känd för att realisera nätverkslänkar baserade på kvantinvikling. De bygger nu på detta arbete för att bygga det första kvantinternet. Ronald Hanson:"Vi tar nu ett viktigt steg framåt. Medan vi först insåg sammanflätad information mellan två elektroner i diamanter, vi använder nu också en av de nukleära snurr som finns i varje diamant för att tillfälligt lagra den intrasslade informationen. "Med informationen lagrad säkert, forskaren kan trassla in elektronerna igen. Hanson:”Nu har vi två sammanlänkade länkar. Genom att kombinera dessa på ett smart sätt, vi lyckas generera en starkt intrasslad länk med två svagare intrasslade länkar, precis som att destillera whisky av lägre alkoholhaltiga ingredienser. "I princip, denna process av intrassling destillation kan upprepas om och om igen, tills intrassling av hög kvalitet erhålls. "
Utökade möjligheter
Den demonstrerade metoden är ett viktigt steg mot kvante internet. Norbert Kalb, en av de ledande författarna till tidningen:"För att förverkliga ett sådant nätverk, vi behöver alla ingredienser i det nuvarande internet:ett minne, en processor och nätverkslänkar. Nu har vi visat att nukleära snurr kan användas som minnen som inte störs av regenererande intrassling mellan elektronspinnarna, processorerna, säger Kalb.
I denna publikation, Hanson och hans team visade att trassel kan lagras i nukleära snurr medan regenererande trassel mellan elektronspinn återskapas. Hanson förklarar de framtida möjligheterna:"Vi kunde nu trassla ihop elektroner i ytterligare kvantnoder så att vi kan utöka antalet nätverkslänkar mot ett första verkligt kvantnät. Vetenskapligt sett en helt ny värld öppnar sig. "Denna förträngningsdestillation är avgörande för det framtida kvantinternet, vilket kräver flera nätverkslänkar av hög kvalitet. Hanson tror att framtiden är inom räckhåll:"Om fem år kommer vi att ansluta fyra nederländska städer i ett rudimentärt kvantnätverk."
