Onderzoekers van QIA ontwikkelen eerste besturingssysteem voor quantumnetwerken

Onderzoekers van de Quantum Internet Alliance (QIA) aan TU Delft/QuTech, hebben, met de Universiteit van Innsbruck, het INRIA en het CNRS, het eerste besturingssysteem voor quantumnetwerken, QNodeOS, ontwikkeld. Hun onderzoek, gepubliceerd in Nature, betekent een belangrijke stap in de transformatie van quantumnetwerken van een theoretisch concept naar een praktische technologie die de toekomst van het internet zou kunnen revolutioneren.

Door de barrière tussen netwerkhardware en -software weg te nemen zal het besturingssysteem ontwikkelaars in staat stellen om gemakkelijk applicaties te creëren en dat voor een breed spectrum van hardware-oplossingen. Dit opent de weg voor de ontwikkeling van software die quantumnetwerktechnologie dichter bij de samenleving kan brengen. QNodeOS is een volledig programmeerbaar besturingssysteem voor quantumnetwerken, wat betekent dat applicaties op een hoog niveau kunnen worden uitgevoerd, vergelijkbaar met de manier waarop besturingssystemen als Windows en Android dat voor klassieke computers mogelijk maken.

In tegenstelling tot eerdere systemen, waarbij ontwikkelaars specifiek voor elke experimentele opstelling code moesten ontwikkelen, maakt QNodeOS het mogelijk om op eenvoudige wijze de quantumprocessoren in een netwerk aan te sturen, ongeacht het gebruikte hardwareplatform.

Nodes
Quantumnetwerkapplicaties verschillen van software voor quantumcomputers, waardoor de onderzoekers unieke en specifieke uitdagingen moesten overwinnen. Waar quantumcomputers in principe slechts één programma op één computer hoeven te draaien, vereisen quantumnetwerkapplicaties dat afzonderlijke programma’s, onafhankelijk van elkaar, op verschillende netwerkknooppunten worden uitgevoerd. Vergelijk het met hoe de software van een app op je telefoon vaak verdeeld is tussen die telefoon en een server in de cloud.

Bij een quantumnetwerk moeten de nodes bovendien met elkaar coördineren door middel van quantumverstrengeling, het type verbinding dat quantumnetwerken bijzonder maakt. QNodeOS biedt een oplossing voor de unieke technische uitdagingen van deze quantumnetwerken. De onderzoekers hebben bovendien kunnen aantonen dat QNodeOS kan werken op diverse typen quantumhardware. Ze deden dit door het besturingssysteem een verbinding te laten verzorgen tussen twee zeer verschillende soorten quantumprocessoren.

Quantum Network Explorer
Voor de ontwikkeling van QNodeOS werkten experts uit de fysica, informatica en techniek samen om een belangrijke stap te zetten in QIA’s missie om een schaalbaar en bruikbaar quantumnetwerk met praktische toepassingen te bouwen. Hier betekent het besturingssysteem een cruciaal middel voor toekomstig onderzoek en experimenten.

Als volgende stap werkt QIA eraan om breed toegang te geven tot zowel de software- als de hardwarecomponenten van de technologie. Een van de manieren om dit te doen, zal zijn door QNodeOS te gebruiken op de Quantum Network Explorer, QuTech’s demonstrator voor het quantuminternet. Dit zal een veel breder publiek in staat stellen om te experimenteren en te innoveren, en software voor quantumnetwerken te schrijven, wat zal bijdragen aan een versnelde evolutie van het vakgebied.