Ett framtida kvantinternet har potential att revolutionera säker kommunikation, avancerade beräkningar och distribuerade kvantdatorer. Men en av de största utmaningarna är avståndet. Kvantsignaler är extremt känsliga och försvagas snabbt när de färdas genom optiska fibrer, vilket gör långväga kvantkommunikation svår att genomföra.
Nu har forskare utvecklat ett nytt multiplexeringssystem som kan öka räckvidden för kvantkommunikation utan att kräva lika många fysiska resurser som tidigare lösningar. Metoden kan bli ett viktigt steg mot praktiska kvantnätverk över nationella och internationella avstånd.
Problemet är inte hastigheten – utan förlusterna
Till skillnad från vanlig internettrafik kan kvantinformation inte förstärkas med traditionella signalförstärkare.
När en kvantsignal försvagas eller störs går den ursprungliga informationen förlorad. Därför krävs mycket effektiva metoder för att skapa och distribuera kvantsammanflätning mellan noder i nätverket, något som är en grundförutsättning för säker kvantkommunikation.
Ju längre avstånd signalen färdas, desto större blir sannolikheten att fotoner försvinner längs vägen. Det är detta som hittills har begränsat utvecklingen av storskaliga kvantnätverk.
Flera kvantsignaler skickas samtidigt
Den nya lösningen bygger på så kallad multiplexering.
I stället för att skicka en enda kvantsignal åt gången kan flera oberoende signaler skickas parallellt. Om någon av dem går förlorad finns fortfarande andra som kan lyckas etablera den önskade kvantkopplingen.
Genom att utnyttja flera samtidiga kommunikationskanaler ökar sannolikheten att minst en signal når fram utan störningar. Det förbättrar den totala effektiviteten och gör systemet betydligt mer robust över långa avstånd.
Kräver färre resurser än tidigare metoder
Tidigare förslag på multiplexering har ofta krävt komplicerad och kostsam hårdvara.
Forskarna bakom den nya studien har i stället utvecklat ett schema som använder resurserna betydligt mer effektivt. Genom smart styrning av de parallella kvantkanalerna kan antalet nödvändiga komponenter minskas samtidigt som sannolikheten för lyckad kommunikation ökar.
Det gör tekniken mer realistisk att implementera i framtida kvantnätverk, där kostnad, komplexitet och driftsäkerhet blir avgörande faktorer.
Viktigt för framtidens kvantinternet
Ett fungerande kvantinternet handlar inte bara om snabbare kommunikation.
Den stora fördelen är möjligheten att överföra kvantinformation med en säkerhetsnivå som i teorin gör avlyssning omedelbart upptäckbar. Tekniken kan användas för säker kryptering, sammankopplade kvantdatorer och mycket känsliga vetenskapliga mätningar.
För att detta ska bli möjligt krävs dock att kvantsammanflätning kan distribueras över mycket stora avstånd med hög tillförlitlighet. Den nya multiplexeringsmetoden är ett steg i den riktningen.
Kan underlätta framtida kvantnätverk
Forskarna menar att deras metod kan kombineras med framtida kvantrepeatrar och annan ny hårdvara som utvecklas för nästa generations kommunikationsnät.
Målet är att skapa kvantförbindelser som sträcker sig över hundratals eller till och med tusentals kilometer utan att informationen går förlorad. Även om tekniken fortfarande befinner sig på forskningsstadiet visar resultaten att smartare användning av befintliga resurser kan vara lika viktig som att utveckla helt ny hårdvara.
Om utvecklingen fortsätter i samma takt kan framtidens kvantinternet bli betydligt mer skalbart än vad man tidigare trott. Den nya multiplexeringslösningen visar att effektivare kommunikationsprotokoll kan spela en avgörande roll för att göra säkra kvantnätverk till verklighet och på sikt möjliggöra global kvantkommunikation.
Publikationsuppgifter
Z.-B. Cui m.fl., Temporalt multimodalt jon-jon-sammanflätning över 1,2 kilometer fiber, Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/9h14-sc8t. På arXiv: arxiv.org/abs/2510.20392
