opmerkelijk

Wetenschappers fotograferen fenomeen dat Einstein deed griezelen

De eerste foto van een kwantumverstrengeling

Voor het eerst hebben wetenschappers een foto gemaakt van een zogenaamde kwantumverstrengeling, één van de moeilijk te vatten eigenaardigheden uit de kwantumfysica.

Kwantumverstrengeling houdt in dat twee elementaire deeltjes een connectie met elkaar behouden, ook indien ze zich op grote afstand van elkaar bevinden. Twee fotonen (lichtdeeltjes) die lichtjaren van elkaar verwijderd zijn, zullen bij verstrengeling verbonden blijven. Verandert de fysieke staat van één deeltje, dan zal die van het andere deeltje mee wijzigen.

Zelfs de grondlegger van de kwantumfysica, Albert Einstein, had het moeilijk met het concept van verstrengeling, dat hij destijds bestempelde als een ‘griezelige (inter)actie vanop afstand’.

Een andere geleerde, Sir John Bell, zou later een specifieke vorm van verstrengeling omschrijven die vandaag gebruikt worden in futuristische en experimentele toepassingen, zoals kwantumcomputers en cryptografie. Het is die zogenaamde ‘Bell entanglement’ die nu voor het eerst in beeld werd gebracht door een team wetenschappers van de Universiteit van Glasgow. Hun methode werd gepubliceerd in het tijdschrift ‘Science Advances’.

Lexicon van de kwantummechanica

Kwantummechanica

 Bestudeert de wereld op het niveau van atomen en deeltjes die nog kleiner zijn dan atomen. Het woord ‘kwantum’ betekent in de fysica de kleinste, ondeel bare eenheid van iets. Zo is een foton een lichtkwantum. In de kwantumtheorie kan geen enkele waarneming worden gedaan zonder dat het waargenomen verschijnsel wordt beïnvloed. Het gedrag van individuele elementaire deeltjes wordt in termen van waarschijnlijkheid beschreven.

Entanglement

 Verstrengeling is een fenomeen waarbij paren of groepen van deeltjes worden gegenereerd of op zo’n manier interageren dat een deeltje op zich niet kan worden beschreven los van de toestand van andere deeltjes. Een kwantumtoestand moet voor het systeem in zijn geheel worden beschreven, het geheel is veel meer dan het totaal van de delen.

Het is ook de verstrengeling die achter de kracht van de kwantumcomputer zit.

Quantum Tensor Networks

 De formele taal die het mogelijk maakt de veeldeeltjesverstrengeling beter te beschrijven en te begrijpen. Ze is ontwikkeld door Frank Verstraete en beschrijft hoe de deeltjes verbonden zijn, de correlaties zijn de bouwblokken van het systeem. De taal kan van groot belang zijn voor het doorgronden van fundamentele vraagstukken, maar ook voor toepassingen zoals kwantumcomputers.

 Kwantumcomputer

 Gewone computers werken opbasis van bits die 0 of 1 kunnen zijn. Een kwantumcomputer encodeert informatie in de vorm van kwantumbits of qubits. Een qubit kan een toestand als 0 en 1 toelaten, maar ook een ‘superpositie’. Daarbij kan een waarde worden aangenomen van 0, 1 en alles daartussen. Kwantumcomputers kunnen veel krachtiger zijn dan digitale computers. In plaats van een berekening per keer uit te voeren, kunnen ze exponentieel veel berekeningen tegelijk uitvoeren. Het kan nog tien tot dertig jaar duren vooraleer echt bruikbare kwantumcomputers op de markt komen.

 

Lees verder

Advertentie
Advertentie

Tijd Connect