EO

'Link layer protocol' brengt kwantuminternet dichterbij

26 augustus 2019 om 11:55 uur

Als het datalinklaag-protocol wordt gebruikt, kan software in een hogere laag verstrengeling aanvragen zonder te hoeven weten wat voor kwantumhardwaresysteem er wordt gebruikt. Beeld: QuTech/Scixel.

Aan QuTech is een 'link layer protocol' ontwikkeld dat het fenomeen van kwantumverstrengeling van een fysica-experiment richting een echt kwantumnetwerk brengt. Daarmee komt het kwantuminternet dichterbij, evenals toepassingen die onmogelijk te realiseren zijn met het ‘klassieke’ internet.


Het werk is gepubliceerd op ACM SIGCOMM.

 

In de klassieke informatica stelt een verzameling softwarelagen - de netwerkstack -computers in staat om met elkaar te communiceren. De basis van de netwerkstack wordt gevormd door communicatieprotocollen, zoals het internetprotocol of het http-protocol. Het datalinklaag-protocol is een van de essentiële protocollen waarvan een netwerk gebruikt maakt. Dit protocol lost problemen op die het gevolg zijn van onvolmaakte hardware. Onderzoeksleider Stephanie Wehner: "We maken allemaal dagelijks gebruik van klassieke datalinklaag-protocollen. Denk bijvoorbeeld aan wifi, waarbij een onbetrouwbaar radiosignaal, dat onderhevig is aan onderbrekingen en storing, kan worden gebruikt om betrouwbaar data door te geven tussen compatibele apparaten."


Voor een kwantumnetwerk, dat is gebaseerd op de transmissie van kwantumbits, is eenzelfde niveau van betrouwbaarheid nodig. Wehner: "In ons werk hebben we een voorstel gedaan voor een kwantum-netwerkstack en 's werelds eerste datalinklaag-protocol voor een kwantumnetwerk gebouwd."

 

Veeleisende fysica

Het blijkt dat bestaande klassieke protocollen in de kwantumwereld onbruikbaar zijn. Eén uitdaging wordt gevormd door verschillen tussen de gebruikte technologieën. "Momenteel kunnen qubits niet erg lang in het geheugen worden gehouden. Dat betekent dat zeer snel moet worden beslist wat hiermee moet worden gedaan. Door dit datalinklaag-protocol te creëren hebben we obstakels overwonnen die het gevolg zijn van zeer veeleisende fysica."

 

Verstrengeling

Er zijn ook fundamentele verschillen tussen het kwantuminternet van de toekomst en het internet van vandaag, zoals kwantumverstrengeling: de basis van het kwantuminternet. Onderzoeker Axel Dahlberg: "Als twee fundamentele deeltjes met elkaar verstrengeld zijn, zijn ze zodanig met elkaar verbonden dat niets anders deel kan uitmaken van die verbinding. Dat maakt dat een geheel nieuw scala aan toepassingen mogelijk, waaronder beveiliging. Het is fysiek onmogelijk om een verstrengelde netwerkverbinding tussen twee gebruikers af te luisteren. Daarnaast kan de technologie bijvoorbeeld de synchronisatie van klokken verbeteren, of een verbinding maken tussen astronomische telescopen die zich ver van elkaar bevinden, zodat deze als één grote telescoop functioneren."


Volgens onderzoeker Matthew Skrzypczyk is een belangrijk voordeel van de voorgestelde kwantum-netwerkstack en het datalinklaag-protocol dat toekomstige software die gebruikmaakt van het protocol compatibel zal zijn met een groot aantal kwantum-hardwareplatforms. "Om gebruik te kunnen maken van ons datalinklaagprotocol is het niet nodig om te weten wat de onderliggende kwantumhardware is. Voor onze paper hebben we onderzoek gedaan naar de prestaties van het protocol met stikstofholtecentra in diamant, wat in essentie kleine kwantumcomputers zijn. Maar ons protocol kan bijvoorbeeld ook worden geïmplementeerd met ionenvallen. Dat betekent dat ons datalinklaag-protocol in de toekomst met verschillende soorten kwantumhardware kan worden gebruikt."

 

Het bouwen van een kwantumnetwerksysteem

De volgende stap zal zijn om een nieuw netwerklaag-protocol te testen en demonstreren met behulp van het datalinklaag-protocol. Wehner: "Met ons datalinklaag-protocol kunnen we betrouwbaar verstrengeling genereren tussen twee netwerkknooppunten die met een directe fysieke verbinding, zoals een glasvezelkabel, met elkaar zijn verbonden. De volgende stap is het produceren van verstrengeling tussen netwerkknooppunten die niet direct via glasvezel met elkaar zijn verbonden, met behulp van een tussenliggend knooppunt. Om grootschalige kwantumnetwerken te realiseren is het belangrijk om verder te gaan dan een natuurkundig experiment en een aanzet te maken met het bouwen van een kwantumnetwerksysteem. Dat is een van de doelstellingen van de door de EU-gefinancierde Quantum Internet Alliance (QIA)."

 

Gerelateerd nieuws

Beter begrip van het gedrag van elektronen in plasma's

Beter begrip van het gedrag van elektronen in plasma's

Promovendus Bart Platier van de TU/e heeft een nieuwe op plasma gebaseerde productietechniek ontwikkeld voor belichtingsdiffusors, met behulp van plasma’s op lage temperatuur en onder atmosferische druk.…

Nieuwe scanmethode keert objecten razendsnel binnenstebuiten

Nieuwe scanmethode keert objecten razendsnel binnenstebuiten

Live meekijken met een CT-scan in plaats van achteraf de beelden pas te analyseren. Als het aan de Leidse wiskundige Jan-Willem Buurlage ligt, is dat binnenkort realiteit. Hij ontwikkelt methodes om de algoritmes achter…

Deep drone acrobatiek

Deep drone acrobatiek (video)

Een aan de Universiteit van Zürich ontwikkeld navigatiealgoritme stelt drones in staat uitdagende acrobatische manoeuvres te leren. Autonome quadcopters kunnen met simulaties worden getraind om hun snelheid,…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuwe kleine transponderschakelaar CTM

De nieuwe CTM is heel klein en is geschikt voor elke radius vanaf slechts 15cm. Toch is het een volwaardige PL e - Cat....

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

14 juli 2020, online

Hannover Messe Digital Days

Een digitaal overzicht van actuele ontwikkelingen op het gebied van industrie, energie en logistiek en...

11 augustus 2020, Vianen

Masterclass Machineveiligheid XL

11, 12 , 18, 19 augustus 2020

19 augustus 2020, Vianen

Machineveiligheid in een dag

Meer agendapunten »