Wetenschappers zetten ‘onkraakbare’ quantumverbinding op tussen twee drones

Een team van wetenschappers verbonden aan de Nanjing Universiteit in China is erin geslaagd om een quantumverbinding te realiseren tussen twee stilhangende drones. Daarbij werd een afstand van een kilometer overbrugd. Dankzij het achterliggende principe van deeltjesverstrengeling is de verbinding in theorie onkraakbaar en kan informatie sneller dan het licht worden overgebracht.

Quantumverstrengeling

Om het belang van het experiment te begrijpen moeten we een kort uitstapje maken naar de geheimzinnige wereld van de quantumfysica, en dan met name het fenomeen quantumverstrengeling. Hierbij hebben twee subatomaire deeltjes een onzichtbare band met elkaar, ook al zijn ze fysiek van elkaar gescheiden. Zodra de draairichting (‘spin’) van één van de deeltjes wordt gemeten, is direct de spin van het andere deeltje bekend. Op die manier kan in theorie ook informatie worden overgedragen van het ene naar het andere deeltje. Dit wordt ook wel teleportatie genoemd.

Het opmerkelijke is dat er geen enkele vertraging zit in de overdracht. De ‘verbinding’ werkt dus sneller dan het licht, iets wat lange tijd voor onmogelijk werd gehouden, maar inmiddels wetenschappelijk is bewezen. Een ander opmerkelijk gegeven is dat er in principe niet kan worden ingebroken op de verbinding: zodra er een externe partij wil ‘meeluisteren’, vervalt de verstrengeling. Hierdoor ontstaat de mogelijkheid om 100% veilige verbindingen te maken.

Verbinding

Met dit principe in het achterhoofd zijn Chinese wetenschappers er nu in geslaagd om een quantumverbinding op te zetten tussen twee drones. Eerst werd in één van de drones, een toestel met een gewicht van 35 kg, een verstrengeld fotonpaar gecreëerd door een lichtdeeltje te splitsen in een kristal. Eén van de fotonen werd naar een grondstation gestuurd, het andere foton werd overgezonden naar de andere drone.

Door middel van gemotoriseerde optica werden de laserstralen waarmee de fotonen in de drones vanuit het grondstation op afstand worden ‘uitgelezen’ exact in positie gehouden. Uit het experiment bleek dat de fotonen aan boord van de drones inderdaad verstrengeld bleven. Daarmee is bewezen dat het in principe mogelijk is om informatie via een quantumverbinding tussen twee drones te verzenden.

Volgens hoofdonderzoeker Zhenda Xie is het denkbaar dat op deze manier quantumverbindingen over honderden kilometers afstand opgezet kunnen worden, tussen zeer hoog vliegende drones. Ook zou het mogelijk zijn om met behulp van lager vliegende drones kortere verbindingen te realiseren, bijvoorbeeld om tijdelijk een lokaal quantumnetwerk op te zetten.

Quantuminternet

Andere wetenschappers denken dat het Chinese experiment inderdaad een opmaat kan zijn naar een wereldomspannend quantuminternet. “Drones zouden kunnen helpen om bijvoorbeeld een 100% veilige verbinding op te zetten tussen een lokaal grondstation en je kantoor of je auto”, stelt Siddarth Joshi van de universiteit van Bristol.

Maar er zijn nog wel de nodige uitdagingen. Zo denkt Myungshik Kim van het Imperial College in Londen dat het heel erg moeilijk zal zijn om een quantumverbinding tussen twee bewegende drones in stand te houden, als gevolg van kleine bewegingen en rotaties.

(bron: New Scientist)