Wetenschap Vandaag26 mei '16 18:48Aangepast op 31 mei '16 13:36

Kwantummechanica met katten

Auteur: Mark Beekhuis

Aan de Yale Universiteit is een nieuwe onderdeel voor kwantumcomputers ontwikkeld. Dat moet de betrouwbaarheid van de machines verbeteren.

Foto: ANP
Foto: ANP

Om dat te doen gingen de onderzoekers aan de slag met Schrödingers kat. Dat is een heel oud gedachte-experiment. Je pakt een kat, stopt die in een doos, doet de doos dicht en in de doos zit een ingewikkeld mechanisme waardoor de kat elk moment gedood kan worden, maar hij kan ook in leven blijven. Omdat de doos dicht is, heb je geen idee hoe de kat eraan toe is. Dat lijkt heel erg op wat er in de kwantummechanica aan de hand is. Maar dan gaat het om deeltjes.

Superpositie
Reinier Heeres van Yale Universiteit legt het uit. 'Als je het atoom niet hebt gemeten, zeggen we in de kwantummechanica dat de toestand in een superpositie is. Dus het atoom is zowel vervallen als niet vervallen.' Oftewel: de kat is zowel levend als dood.

'Wij hebben nu een soortgelijk experiment gedaan met een trilholte waarin een elektromagnetisch veld ligt die microgolven kan opslaan. De toestand van de trilholte kun je vergelijken met een schommel. De schommel staat stil en bevindt zich helemaal naar voren, of hij bevindt zich helemaal naar achteren. Nu is het zo dat je in de trilholte ook toestanden hebt die heel erg lijken op de toestand van de schommel. Wat wij maken in die trilholtes kun je vergelijken met een schommel die zich zowel naar voor als naar achteren bevindt. Dus hij is in een superpositie van twee verschillende toestanden.'

Toestand
En bijzonder daarbij: de lichtgolfjes in de ene holte zijn verstrengeld met de lichtgolfjes in de andere. Dus het lot van de twee schommels of de twee katten is met elkaar verbonden. 'Dat is de kern', zegt Heeres. 'De toestand van het gehele systeem kun je niet beschrijven als een toestand in elk doosje op zich, maar de toestanden zijn met elkaar verstrengeld. Of beide katten leven of beide katten zijn dood.'

In het oorspronkelijke experiment doe je op een gegeven moment het doosje open en weet je: de kat is er nog. Bij dit experiment weet je als je de ene doos opent, wat er in de andere moet gebeuren. 'Als je van het ene doosje de toestand zou meten, zie je wat er in het andere doosje aan de hand is.'

Gevoelig
In het laboratorium schommelen de lichtgolfjes heen en weer. Dat experiment is nodig om kwantumcomputers betrouwbaar te kunnen maken. 'Alles in de quantumwereld is heel gevoelig', zegt de onderzoeker. Door de informatie op twee plekken verbonden met elkaar op te slaan, wordt het mogelijk te zien of de informatie - de bits in de computer - nog wel kloppen, of dat er een fout is opgetreden. 'Zo proberen we uiteindelijk de kwantuminformatie te beschermen voor de fouten die optreden.' Daarnaast kun je uitrekenen hoe de fouten kunnen worden gecorrigeerd.

Dossier Wetenschap

 


Deel dit artikel

Gerelateerde artikelen