Ingenieurs van de Universiteit van Pennsylvania hebben een baanbrekende prestatie geleverd door quantum signalen te integreren in commerciële glasvezelnetwerken met behulp van het standaard Internet Protocol (IP). Deze prestatie, gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift *Science*, toont aan dat quantum signalen op dezelfde infrastructuur kunnen reizen als klassieke data, wat de weg effent voor een toekomstig "quantum internet".
Het team testte hun aanpak op het glasvezelnetwerk van Verizon in Philadelphia. Hun siliciumchip, bijgenaamd "Q-Chip" (voor Quantum-Classical Hybrid Internet by Photonics), coördineert quantum en klassieke data en bereikt een transmissiefideliteit van meer dan 97%, terwijl het dezelfde protocollen gebruikt als het huidige internet. Dit is cruciaal voor de ontwikkeling van een praktisch quantum internet, dat ultraveilige communicatie en geavanceerde toepassingen in kunstmatige intelligentie en medicijnontwikkeling mogelijk maakt.
Door quantum signalen te combineren met klassieke data op dezelfde infrastructuur, hebben onderzoekers een belangrijke stap gezet richting de integratie van quantumtechnologie in bestaande netwerken. Deze ontwikkelingen onderstrepen het potentieel van het quantum internet om databeveiliging te revolutioneren en nieuwe wegen te openen in diverse technologische velden. De Q-Chip, een compacte, geïntegreerde chip, is ontworpen om zowel quantum- als klassieke datasignalen naadloos te beheren. Dit innovatieve ontwerp maakt gebruik van het bestaande Internet Protocol (IP) van het huidige web, wat suggereert dat quantumnetwerken in de toekomst naast het huidige internet kunnen bestaan zonder dat er een volledige revisie van de bestaande systemen nodig is.
De onderzoekers slaagden erin om de quantum signalen te beschermen tegen de ruis en instabiliteit die normaal gesproken de kwetsbare quantumtoestanden verstoren. Dit deden ze door een slimme combinatie van klassieke data te gebruiken voor routering en foutcorrectie, waardoor de quantumintegriteit behouden bleef. De potentiële toepassingen van een quantum internet zijn enorm. Quantumnetwerken zullen naar verwachting leiden tot doorbraken op gebieden als ultraveilige communicatie en high-speed computing. Omdat quantumverstrengeling deeltjes over lange afstanden met elkaar verbindt op manieren die klassieke data niet kan, kan dit leiden tot onkraakbare communicatie, met een vrijwel ondoordringbare beveiliging. Dit is een enorme sprong voorwaarts in privacy en cyberbeveiliging voor alles, van financiële transacties tot persoonlijke gegevens.
Bovendien kan de integratie van quantumtechnologie in bestaande glasvezelsystemen de ontwikkeling van quantumnetwerken versnellen. De mogelijkheid om quantumdata te integreren in de bestaande internetframeworks toont aan dat zowel innovatie als compatibiliteit essentiële criteria zijn voor de opschaling van quantumnetwerken. De universiteit heeft aangetoond dat hun Q-Chip, gemaakt van silicium met behulp van gevestigde fabricagetechnieken, gemakkelijk in massa geproduceerd kan worden, wat de weg vrijmaakt voor wijdverbreide implementatie. De universiteit van Pennsylvania heeft met deze doorbraak een belangrijke stap gezet richting een praktisch quantum internet. De mogelijkheid om quantum signalen te verzenden via live commerciële glasvezelnetwerken, met behoud van hoge transmissiefideliteit en met gebruikmaking van bestaande protocollen, opent deuren naar transformatieve toepassingen in diverse technologische sectoren.