Et nytt samarbeid mellom danske og tyske forskere har startet et banebrytende prosjekt for å utvikle teknologi som kan danne grunnlaget for et fremtidig kvante-internett. Ifølge forskningssenteret Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) er målet å produsere såkalte kvantelyskilder basert på det sjeldne grunnstoffet erbium, integrert i silisiumchips laget med den samme typen teknologi som brukes i dagens mobiltelefoner. Slike systemer kan muliggjøre overføring av informasjon med lys over lange avstander, samtidig som informasjonen lagres lokalt – en kombinasjon som lenge har vært vanskelig å få til.
Erbium – et nøkkelmateriale
Prosjektet, som har fått navnet EQUAL (Erbium-based silicon quantum light sources), har et budsjett på rundt 40 millioner danske kroner og en varighet på fem år. Erbium har unike egenskaper som gjør det i stand til å sende enkeltfotoner i det såkalte C-båndet – det samme bølgelengdeområdet som brukes i dagens internett. Men til nå har interaksjonen mellom erbium-ioner og lys vært for svak til å brukes effektivt. Nå har forskere ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU) utviklet nanofotoniske strukturer som dramatisk styrker denne interaksjonen, og dermed gjør det mulig å utvikle mer effektive kvantelyskilder.
Integrasjon av lys og hukommelse
Det langsiktige målet med EQUAL-prosjektet er å kombinere kvantelyskilder med kvanteminner – teknologier som kan lagre tilstanden til fotoner over tid. Dette er helt avgjørende for at et kvante-internett skal fungere. I et slikt nettverk må kvantetilstanden både kunne overføres med lys og lagres midlertidig ved behov. HZDRs rolle i prosjektet er å utvikle metoder for presis implantasjon av erbium-ioner i ultrapurt silisium, slik at komponentene både blir effektive og kompatible med eksisterende fiberoptisk infrastruktur.
Tverrfaglig samarbeid i førersetet
Prosjektet samler kompetanse fra både akademia og næringsliv. Humboldt-Universitetet i Berlin bidrar med forskning på kvantekommunikasjon, mens det danske oppstartsselskapet Beamfox Technologies jobber med utviklingen av nanostrukturene som gjør det hele mulig. Lizard Photonics bidrar med sin ekspertise på integrert fotonikk. Denne tverrfaglige tilnærmingen gjør det mulig å utvikle teknologi som både er forskningsmessig banebrytende og praktisk gjennomførbar.
Hvorfor dette betyr noe
Kvante-internett er ikke bare en futuristisk idé – det kan bli en realitet i løpet av de neste tiårene. I motsetning til dagens internett, som er sårbart for hacking og overvåkning, vil kvante-internett muliggjøre såkalt kvantesikker kommunikasjon. Dette betyr at enhver avlytting av informasjon umiddelbart ville bli oppdaget, ettersom kvanteinformasjon ikke kan kopieres uten å ødelegge den. Samtidig kan slike nettverk koble sammen kvantedatamaskiner på tvers av landegrenser, noe som kan skape en helt ny form for distribuert datakraft.
