Revolutie in kwantumfotonica: nieuw filter beschermt verstrengeling!

Revolutie in kwantumfotonica: nieuw filter beschermt verstrengeling!

Een internationaal onderzoeksteam bestaande uit wetenschappers van de universiteiten van Rostock, Zuid-Californië, Centraal-Florida, Pennsylvania State en Saint Louis heeft baanbrekende vooruitgang geboekt op het gebied van kwantumfotonica. De ontdekking werd op 28 maart 2025 gepubliceerd in het tijdschrift Science en biedt een nieuwe benadering om optische verstrengeling te beschermen. Dit werk heeft het potentieel om de ontwikkeling van geavanceerde kwantumtechnologieën aanzienlijk te bevorderen, wat van groot belang is gezien de International Years of Quantum Science and Technology, uitgeroepen door de Verenigde Naties [uni-rostock.de], meldt dat...

Kwantummechanica zorgt voor een revolutie in ons begrip van de natuur op de kleinste schaal en vormt de basis voor moderne technologieën, waaronder kwantumcomputers, die sneller kunnen rekenen dan klassieke computers. Verstrengeling staat centraal omdat het niet alleen essentieel is voor berekeningen, maar ook de veilige overdracht van cryptografische sleutels mogelijk maakt en de gevoeligheid van sensoren vergroot. Deze verstrengeling is echter van voorbijgaande aard en kan gemakkelijk verloren gaan als gevolg van decoherentie, zoals thermische ruis.

Nieuw verstrengelingsfilter

Het onderzoeksteam, onder leiding van prof. Alexander Szameit, heeft de uitdagingen van het behoud van verstrengeling in fotonische circuits overwonnen. Hun methode maakt gebruik van zogenaamde ‘draden voor licht’, waardoor fotonen tussen aangrenzende kanalen kunnen ‘springen’. Deze techniek maakt gebruik van gerichte afstemming van de koppeling volgens anti-pariteitstijdsymmetrie om niet-verstrengelde componenten uit het systeem te verwijderen. Het nieuw ontwikkelde verstrengelingsfilter bereikt een vrijwel ideale precisie voor excitaties van zowel enkele als twee fotonen en is robuust tegen decoherentie.

Daarnaast werd benadrukt dat deze bevindingen niet alleen van groot belang zijn voor academisch onderzoek, maar ook voor praktische toepassingen in kwantumcommunicatie. Kwantumcommunicatie maakt afluistervrije uitwisseling van sleutels mogelijk voor het coderen van veiligheidsrelevante informatie, gebaseerd op fysieke principes zoals kwantumverstrengeling en het superpositieprincipe. In tegenstelling tot algoritmische cryptografiemethoden zou dit systeem kunnen worden gebruikt in hoogbeveiligde netwerken. [fraunhofer.de] meldt dat...

Technologische vooruitgang in kwantumcommunicatie

De Fraunhofer Instituten werken in het QuNET-initiatief aan de ontwikkeling van kwantumcommunicatiesystemen en optische linktechnologieën. Het doel is om de basis te creëren voor veilige verbindingen tussen verschillende golflengtebanden en transmissiemedia. Elementaire bouwstenen van deze systemen zijn onder meer nauwkeurige optische reflecterende telescopen, bronnen van met polarisatie verstrengelde fotonenparen en detectiesystemen met hoge resolutie. Deze componenten maken niet alleen de overdracht van door polarisatie gecodeerde kwantumtoestanden mogelijk, maar garanderen ook hoge sleutelwisselkoersen.

De beveiliging is gebaseerd op het beproefde BBM92-protocol voor door polarisatie verstrengelde fotonen, dat absolute veiligheid in de communicatie belooft. Kwantumcryptografie, zoals verankerd in het BB84-protocol, maakt het mogelijk dat informatie wordt verzonden met een hoog beveiligingsniveau dat bestand is tegen toekomstige kwantumcomputers [das-wissen.de] meldt dat...

Bovendien wordt de noodzaak van kwantumrepeaters benadrukt om de transmissieafstanden te vergroten, aangezien kwantuminformatie over lange afstanden verslechtert. Deze technische uitdagingen en beperkingen benadrukken het dynamische karakter van het onderzoeksgebied en de noodzaak van verdere investeringen in fundamenteel onderzoek en de ontwikkeling van gestandaardiseerde quantum-encryptieprotocollen.

Over het geheel genomen laat recent onderzoek een groot potentieel zien voor kwantumcommunicatie, niet alleen in termen van onbreekbare veiligheid en mondiaal bereik, maar ook in termen van snellere informatieoverdracht in het digitale tijdperk.