Kvantinternet har länge beskrivits som framtidens kommunikationsnät, med potential att erbjuda en säkerhet som dagens internet inte kan matcha. Hittills har tekniken dock främst fungerat under kontrollerade laboratorieförhållanden.
Nu har forskare vid Northwestern University tagit ett viktigt steg mot praktisk användning. För första gången har de lyckats överföra kvantsammanflätade fotoner genom en vanlig optisk fiber som samtidigt transporterade normal internettrafik – utan att de känsliga kvantsignalerna förstördes. Resultatet visar att framtidens kvantinternet kan byggas ovanpå den fiberinfrastruktur som redan finns utbyggd i stora delar av världen.
Kvantinformation och internettrafik i samma kabel
En av de största utmaningarna för kvantkommunikation är att kvantinformation är extremt känslig för störningar.
Vanliga internetkablar transporterar enorma mängder ljusbaserad datatrafik, vilket länge ansetts skapa för mycket brus för att kvantsignaler ska kunna samexistera i samma fiber. Forskargruppen visade nu att det går att lösa problemet genom att välja lämpliga våglängder och noggrant styra hur signalerna skickas genom nätverket.
Under försöket skickades sammanflätade fotoner samtidigt som kabeln användes för vanlig datakommunikation. Trots den intensiva trafiken kunde forskarna bevara den kvantmekaniska sammanflätningen mellan fotonerna.
Vad är kvantsammanflätning?
Kvantsammanflätning innebär att två partiklar blir så nära kopplade att deras kvanttillstånd hänger ihop, även när de befinner sig långt ifrån varandra.
Det är denna egenskap som gör kvantkommunikation möjlig. Tekniken kan användas för att skapa extremt säkra kommunikationssystem där varje försök till avlyssning påverkar signalerna och därmed avslöjas direkt.
Den lyckade demonstrationen visar att denna typ av kommunikation inte längre behöver begränsas till specialbyggda laboratorier utan kan fungera tillsammans med dagens internetinfrastruktur.
Kan minska kostnaderna kraftigt
Att bygga ett helt nytt globalt nätverk enbart för kvantkommunikation skulle bli både dyrt och tidskrävande.
Den nya studien visar att det i många fall kan räcka att uppgradera befintliga fibernät med ny kvantutrustning. Det skulle göra en framtida utbyggnad betydligt snabbare och billigare än vad många tidigare bedömt.
Forskarna menar att resultaten öppnar möjligheten att successivt införa kvantteknik i dagens kommunikationsnät i stället för att behöva ersätta hela infrastrukturen.
Viktigt för framtidens cybersäkerhet
Kvantinternet förknippas ofta med framtidens cybersäkerhet.
I takt med att kvantdatorer utvecklas väntas de på sikt kunna knäcka många av dagens krypteringsmetoder. Kvantkommunikation bygger däremot på fysikens grundlagar snarare än matematiska algoritmer, vilket gör den betydligt svårare att attackera.
Tekniken kan därför bli viktig för myndigheter, sjukvård, banker, forskningsinstitutioner och andra verksamheter som hanterar mycket känslig information.
Nästa steg mot ett globalt kvantinternet
Demonstrationen är ännu inte ett färdigt kvantinternet, men den visar att flera av de viktigaste tekniska hindren går att övervinna.
Forskarna planerar nu att genomföra tester över längre avstånd och i ännu mer komplexa nätverksmiljöer. Målet är att skapa kvantnät som kan koppla samman datorer, sensorer och datacenter över hela världen.
Flera forskargrupper arbetar redan med olika delar av denna utveckling, och årets resultat betraktas som ett viktigt steg mot verkliga kvantnät utanför laboratoriet.
Ett genombrott för nästa generations internet
Internet har utvecklats stegvis under flera decennier – från enkla datanät till dagens globala höghastighetsinfrastruktur. Kvantinternet väntas bli nästa stora tekniska språng genom att möjliggöra kommunikation med helt nya säkerhets- och beräkningsmöjligheter.
Att forskarna nu lyckats skicka sammanflätade fotoner genom en fiber som samtidigt användes för vanlig internettrafik visar att tekniken är på väg att lämna laboratoriet och närma sig verkliga tillämpningar. Även om det fortfarande återstår många tekniska utmaningar ger resultaten en tydlig signal om att framtidens kvantinternet kan byggas betydligt snabbare än vad många tidigare trott – genom att använda de optiska nätverk som redan binder samman världen.
Mer information
Gina M. Talcott m.fl., Distribution av kvantförveckling i kombination med klassisk optisk kommunikation med hög hastighet och bredband över en verklig fiberförbindelse mellan avlägsna, synkroniserade noder, Optica Quantum (2026). DOI: 10.1364/opticaq.592786
