Ook reusachtige objecten zijn te verstrengelen
Verstrengeling, het fenomeen uit de quantummechanica waardoor objecten instantaan elkaars gedrag kopiëren, blijkt ook mogelijk met grotere objecten. Twee onderzoeken laten zien dat trillende objecten verstrengeld kunnen worden. Tot nu toe kon het alleen met enkele atomen of lichtdeeltjes.
De onderzoeken over quantumverstrengeling, vandaag gepubliceerd in Nature, laten zien dat verstrengeling met grotere voorwerpen toe te passen is dan natuurkundigen tot nu toe dachten. Hoewel het theoretisch mogelijk was om grotere dingen te verstrengelen, bleek dat praktisch een enorme uitdaging. Dat komt doordat objecten die groter zijn dan een enkel atoom of lichtdeeltje veel last hebben van trillende atomen rond het object. Al snel zorgt een verdwaald atoom ervoor dat de trilling van het ene object nét iets anders wordt dan dat van de andere, en dan is de verstrengeling vernietigd.
Om dat te voorkomen moesten de onderzoekers (respectievelijk van de TU Delft en de Australische University of New South Wales) alle verstoring weghouden van hun objecten. Daarvoor moest de omgeving worden gekoeld tot 0,1 Kelvin (-273,05 °C). Vervolgens gebruikten de natuurkundigen elektromagnetische straling (magnetrongolven) om de verstrengeling te bewerkstelligen.
Niet praten
Deze aanpak bleek te werken. Hoewel beide groepen in de details een andere methode gebruikten, hadden de experimenten hetzelfde resultaat: de objecten bewogen precies hetzelfde. Ze 'kenden' elkaars bewegingen, ook al konden de drumvellen/veren niet met elkaar communicerenover hun trillingen. Dat is wat verstrengeling voor quantummechanici inhoudt: identiek gedrag of toestand, zonder dat de objecten over hun gedrag kunnen praten.
De verstrengelde objecten waren in beide experimenten ten opzichte van een enkel atoom of lichtdeeltje relatief reusachtig: een paar micrometer groot, en bestaande uit miljarden atomen. De experimentele resultaten opnenen nu de deur naar experimenten met nog grotere verstrengelde objecten, waarbij allerlei nieuwe (natuurkundige) vragen naar boven komen: hoe reageert verstrengeling bijvoorbeeld op de zwaartekracht die die objecten beïnvloedt?
Quantuminternet
In de nog verdere toekomst zouden grotere verstrengelde objecten in theorie gebruikt kunnen worden om bijvoorbeeld instantaan en volmaakt veilig te communiceren. Je stopt dan informatie in één van de verstrengelde objecten, en de andere zal die informatie dan ook in zich dragen als gevolg van de verstrengeling. Een quantum-internet zou kunnen werken met trillende drumvellen of veren, in plaats van lichtdeeltjes. Daarmee wordt het mogelijk stabieler en praktischer, omdat lichtdeeltjes regelmatig verdwijnen tijdens het verstrengelingsproces; met een drumvel gebeurt dat niet. Voor dat zover is zullen we echter decennia verder zijn.
