Chinezen zetten reuzenstap naar internet van de toekomst

China bracht in augustus 2016 zijn Micius-satelliet in een baan rond de aarde. Wetenschappers konden nu voor het eerst een foton naar de satelliet teleporteren. ©AFP

Chinese wetenschappers zijn erin geslaagd een elementair deeltje te ‘teleporteren’ over een afstand van 500 kilometer. Het is een belangrijke stap naar een technologie die onze bestaande communicatienetwerken volledig zal hertekenen.

De sciencefictionserie Star Trek introduceerde het woord ‘teleportatie’ in de jaren zestig in de populaire cultuur. Maar met het opstralen van mensen en voorwerpen heeft deze Chinese doorbraak niets te maken. Wel zijn de wetenschappers erin geslaagd een foton, het elementaire deeltje waaruit licht bestaat, van de aarde naar de ruimte te teleporteren.

Dat zoiets kan, is een gevolg van de bizarre natuurwetten die spelen in het domein van de quantumfysica – de studie van subatomaire deeltjes die de bouwstenen van het hele universum vormen. Als twee quantumobjecten, zoals fotonen, op hetzelfde punt in tijd en ruimte ontstaan, vormen ze een onafscheidelijk paar. Als de toestand van het ene deeltje verandert, dan ook dat van het andere, verstrengelde deeltje.

Informatie

Een visuele voorstelling van hoe kwantumteleportatie in zijn werk gaat.

Wetenschappers slaagden er al langer in om dergelijke fotonenparen in het lab in het leven te roepen. Ze kunnen die deeltjes bepaalde eigenschappen meegeven die beschreven worden door een golffunctie, zoals fase en amplitude. Als je de twee delen van het fotonenpaar vervolgens uit elkaar haalt, heb je een methode om informatie door te geven. Wanneer de eigenschappen van het ene deeltje veranderen, bijvoorbeeld door er een meting van te doen, zullen namelijk ook de eigenschappen van het andere deeltje veranderen.

Er waren al experimenten waarin die teleportatie over een afstand van pakweg honderd kilometer werd gerealiseerd. Maar hoe groter de afstand, hoe moeilijker het wordt om het fotonenpaar verstrengeld te houden. De deeltjes interageren immers altijd met hun omgeving, waardoor hun informatie verloren gaat. Chinese wetenschappers zijn er nu toch in geslaagd om een foton vanop een grondstation te teleporteren naar hun Micius-satelliet, op zowat 500 kilometer boven het aardoppervlak.

‘Wat ze gepresteerd hebben, is erg indrukwekkend’, zegt Iuliana Radu, die bij de Leuvense onderzoeksinstelling Imec verschillende toekomstgerichte projecten coördineert. ‘Wetenschappers vroegen zich al een tijdje af of er een limiet stond op de afstand tussen de fotonen. De Chinezen hebben nu aangetoond dat het ook lukt over zeer grote afstanden.’

Encryptie

Dat ze tot in de ruimte geraakt zijn, is belangrijk omdat het de weg opent naar concrete toepassingen in wereldomspannende communicatie, zegt Radu. ‘Met deze technologie kan je communicatienetwerken aanleggen die gebruik maken van quantumencryptie. Dat is wat de Chinezen proberen te bereiken, en het ziet er naar uit dat ze zeker op Europa een stevige voorsprong hebben genomen.’

De Chinese doorbraak kan tot nervositeit leiden bij de Amerikaanse NSA en bij andere westerse inlichtingendiensten. De encryptie in quantumnetwerken heet immers onkraakbaar te zijn. ‘Als iemand zou proberen de communicatie te onderscheppen, zou de verzender dat meteen weten en de encryptie aanpassen’, zegt Radu.

De onderzoekster vermoedt dat de Chinezen dicht staan bij de operationele uitrol van de technologie. ‘Er is nog wat ingenieurswerk nodig om de foutenmarge te verminderen en de technologie op te schalen, maar op wetenschappelijk vlak zijn ze er.' Het lijdt geen twijfel dat ook de Amerikanen druk in de weer zijn om de technologie te perfectioneren. ‘De meeste Amerikaanse bedrijven die ermee bezig zijn, zijn gevestigd in de staat Maryland, waar ook de NSA gevestigd is’, weet Radu.

KPN

Ook in Europa zijn enkele bedrijven met de technologie aan het experimenteren. De Nederlandse telecomgroep KPN meldde vorig jaar dat ze een beveiligde quantumverbinding had aangelegd tussen Den Haag en Rotterdam, in samenwerking met de Zwitserse encryptiespecialist ID Quantique. De interesse van die bedrijven is begrijpelijk. ‘Dit is een technologie die het internet grondig zal veranderen’, zegt Radu.

Op een gecoördineerde Europese onderzoeksinspanning was het wachten tot een jaar geleden. Toen besliste de Europese Commissie 1 miljard euro te pompen in een zogenaamd ‘vlaggenschipproject’ rond quantumtechnologie. Dat geld zal niet alleen naar quantumcommunicatie gaan, maar ook naar de ontwikkeling van quantumcomputers en simulatoren die gebruikt kunnen worden om quantumsystemen te bestuderen.

Lees verder

Advertentie
Advertentie

Tijd Connect