Innsbruck, Oostenrijk – Onderzoekers van de Universiteit van Innsbruck hebben een belangrijke stap gezet in de ontwikkeling van kwantumnetwerken. Het team, onder leiding van Ben Lanyon, heeft met succes tien individuele qubits verstrengeld met afzonderlijke fotonen. Deze prestatie, gepubliceerd in Physical Review Letters op 21 augustus 2025, biedt een schaalbare methode voor het verbinden van kwantumprocessoren en vormt een cruciale vooruitgang richting een functioneel kwantuminternet.
Het onderzoek, dat financiële steun kreeg van onder meer het Oostenrijkse Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek (FWF) en de Europese Unie, bouwt voort op eerdere successen in het veld. De onderzoekers gebruikten een keten van tien calciumionen in een prototype kwantumcomputer. Door middel van nauwkeurige controle van elektrische velden werden de ionen één voor één in een optische caviteit geleid. Een laserpuls zorgde ervoor dat elk ion een enkel foton uitzond, waarbij de polarisatie van het foton verstrengeld raakte met de kwantumtoestand van het bijbehorende ion-qubit. Dit resulteerde in een stroom van fotonen, elk verbonden met een uniek ion-qubit.
De gebruikte methode bereikte een gemiddelde ion-foton verstrengelingsgetrouwheid van 92%, wat de betrouwbaarheid van de techniek onderstreept. Wat deze aanpak bijzonder veelbelovend maakt, is de schaalbaarheid. Waar eerdere experimenten slechts twee of drie ion-qubits konden koppelen aan individuele fotonen, kan de opstelling in Innsbruck worden uitgebreid naar veel grotere registers, potentieel honderden ionen. Dit is essentieel voor het verbinden van kwantumprocessoren over grote afstanden, wat gedistribueerde kwantumcomputing en grootschalige kwantum-sensing mogelijk maakt.
Deze technologie biedt ook aanzienlijke voordelen voor optische atoomklokken, die bekend staan om hun extreme precisie. Door deze klokken via kwantumnetwerken te verbinden, kan een wereldwwijde tijdwaarneming met ongekende nauwkeurigheid worden gecreëerd. Dit kan leiden tot een tijdstandaard met minder dan een seconde afwijking over de gehele leeftijd van het universum, met toepassingen in navigatie en telecommunicatie.
De ontwikkeling van dergelijke netwerken is een fundamenteel onderdeel voor de volgende generatie kwantumtechnologieën, met als doel het realiseren van een kwantuminternet dat communicatie radicaal zal veranderen op het gebied van veiligheid, efficiëntie en snelheid. De vooruitgang in kwantumverstrengeling, zoals gedemonstreerd door het team in Innsbruck, is essentieel voor het creëren van een toekomstbestendig digitaal ecosysteem.