A QuTech kvantumtechnológiai intézet 2014-ben kezdte meg működését a Delfti Műszaki Egyetem (TU Delft) és Hollandia Alkalmazott Tudományos Kutatási Szervezetének (TNO) együttműködésében. Az intézet már egy évvel később, 2015-ben mérföldkőnek számító eredményt ért el egy több csomópontos elemi kvantuminternet (a kvantummechanika különleges törvényeit kihasználó hálózat) fejlesztésében, amennyiben a világon elsőként számolt be kiskaputól (loophole) mentes Bell-teszt megvalósításáról.

Néhány nappal ezelőtt újabb a QuTech kutatói újabb fontos bejelentést tettek: három különálló kvantumprocesszort kapcsoltak össze egy kvantum-összefonódásra épülő hálózattá. Ez nem csak a legelső, több csomópontból álló kvantumhálózat gyakorlati létrehozása miatt jelentős lépés, hanem azért is, mert alkalmas az erre jellemző hálózati protokollok elveit igazoló (proof of principle) demonstrációra, így újabb lépést jelent a jövőbeni kvantuminternet felé.
 

Ez a kutatók szerint nem más, mint a világ első elemi kvantumhálózata. Bár a kvantumprocesszorok összekapcsolása nem újdonság, eddig kettőnél többet sehol sem csatlakoztattak egymáshoz, így a mostani eredmény érdemi előrelépés a hálózatok kiterjedésének növelésében, amelyek a tudósok elképzelése szerint egy napon az egész Földet lefedhetik majd. Ez a korábban nem látott alkalmazások egész sorát tenné elérhetővé, a feltörhetetlen kommunikácvió mellett például a kis kvantumszámítógépekből is olyan fürtöket lehet majd létrehozni, amelyek egyenként is messze túlhaladják a klasszikus szuperszámítógépek teljesítményét.

Bob, Alice és Charlie

A kvantum alpú rendszerek egyik meghatározó jellemzője az összefonódás, vagyis az a fajta kapcsolat, amikor két, egymástól bármilyen távolságban lévő részecske állapota egymásétól függ, az egyikben bekövetkezett változás szükségszerűen a másikra is hatással van. A kvantumkommunikáció szempontjából ez azt jelenti, hogy a tudósok képesek az információ "teleportálására" a kvantumbitek között, még akkor is, ha fizikailag két külön kvantumszámítógépről beszélünk.

A kvantumhálózatok működtetésében ebből következően alapvető fontosságú az összefonódás kialakítása és fenntartása, amit korábban már számtalanszor meg is valósítottak a kvantumszámítógépek közti fizikai kapcsolaton keresztül. A párokba kötött csomópontokból azonban még nem lesz nagy kiterjedésű hálózat, mint ahogy az egyes kapcsolatokat sem lehet több száz kilométerre elvezetett optikai kábelekkel megvalósítani. A QuTech kutatói most olyan rendszert alakítottak ki, amelyben a hagyományos internetes routerekhez hasonlóan megjelent egy köztes csomópont, hozzájárulva az összefonódás fenntartásához a fizikai távolság kiterjesztése mellett.

A Bob, Alice és Charlie néven hivatkozott csomópontok egyelőre egy ilyen szimpla hálózatot alkotnak: Alice és Charlie Bobon keresztül kapcsolódik egymáshoz, miután az utóbbi összefonódik mindkét külső ponttal. A tudósok ráadásul az első egyszerű kvantumhálózati protokollt is megalkották, amelyet részletesebben is bemutatnak a QuTech vonatkozó oldalán. Az új hálózatot teszkörnyezetnek szánják a jövő kvantuminternetes hardvereihez, szoftvereihez és protokolljaihoz, csakúgy, mint a kvantumhálózatok felskálázásához vagy a létező (adat)infrastruktúrával való kompatibilitási kérdések kutatásához.

a kép forrása: qutech.nl