Een team in China heeft de afstand waarover atomen quantumverstrengeld kunnen blijven opgerekt tot 50 kilometer, vier keer verder dan enig eerder experiment. Het nieuwe record, behaald door onderzoekers van de University of Science and Technology of China in Hefei, verlegt de grenzen van wat mogelijk is in quantumcommunicatie en zou de manier waarop toekomstige netwerken worden gebouwd kunnen veranderen.
Een sprong van 12,5 naar 50 kilometer
Het vorige record voor atoomverstrengeling stond op 12,5 kilometer. Het Chinese team heeft dat meer dan verviervoudigd, met behulp van een opstelling met twee laboratoria verbonden door een glasvezelkabel. Ze slaagden erin om twee wolken rubidiumatomen, elk met ongeveer een miljard atomen, te verstrengelen over een afstand van 50 kilometer. Het experiment maakte gebruik van een techniek die de quantumtoestand van de atomen omzet in fotonen, die vervolgens door de vezel reizen en aan de andere kant worden gemeten.
Waarom dit belangrijk is voor toekomstige quantumnetwerken
Verstrengeling is een fenomeen waarbij deeltjes zo met elkaar verbonden raken dat de toestand van het ene onmiddellijk het andere beïnvloedt, ongeacht de afstand. Jarenlang hebben wetenschappers gestreden om deze fragiele verbinding over lange afstanden te behouden, omdat fotonen vaak verloren gaan of verstoord raken in glasvezelkabels. Het Chinese team overwon dit door een speciaal geheugen te gebruiken dat de quantumtoestand van de atomen opslaat en vervolgens vrijgeeft als een foton, dat de 50 kilometer kan afleggen met minimaal verlies. Deze aanpak, bekend als een quantumrepeater, wordt gezien als een belangrijke stap richting de bouw van een praktisch quantuminternet.
Het experiment vond plaats in de stad Hefei, in de provincie Anhui, waar de twee laboratoria in verschillende gebouwen op de universiteitscampus waren opgezet. De onderzoekers kozen deze locatie omdat het een realistische stedelijke omgeving bood, met de glasvezelkabel door de infrastructuur van de stad. Lokale bewoners waren niet direct betrokken, maar de prestatie heeft de aandacht getrokken van de wereldwijde natuurkundegemeenschap, omdat het aantoont dat quantumverstrengeling kan overleven over afstanden die relevant zijn voor praktische toepassingen.
Het record is niet zomaar een getal. Het laat zien dat de technologie die nodig is voor quantumnetwerken zich verplaatst van het lab naar het veld. Het vermogen om atomen over 50 kilometer te verstrengelen betekent dat toekomstige quantumcommunicatiesystemen kunnen worden gebouwd met bestaande glasvezelinfrastructuur, zonder de noodzaak van satellieten of andere exotische hardware. Dit brengt de droom van een veilig, quantumgecodeerd internet een stap dichterbij.
Hoewel het experiment een mijlpaal is, herinnert het ook aan hoeveel werk er nog resteert. Het succes van het team was afhankelijk van uiterst nauwkeurige controle van de atomen en de fotonen, en het opschalen naar nog langere afstanden zal verdere innovatie vereisen. Maar voor nu staat het record als een bewijs van wat mogelijk is wanneer nieuwsgierigheid en techniek samenkomen.
