Met verstrengeling werd een foto gemaakt van een object dat de kamer niet kon ‘zien’ (foto: univ.van Wenen)

Ik ga het je niet uitleggen, want ik snap er zelf ook weinig van, maar curieus is het zeker: een camera die een foto maakt van een geteleporteerd beeld. Teleportatie is in de kwantummechanica een fenomeen waarbij ‘objecten’ op grote afstand zijn over te brengen zonder dat die ‘objecten’ die afstand ook daadwerkelijk hoeven af te leggen. Dat is mogelijk door het (al weer) onbegrijpelijke verschijnsel verstrengeling, waarbij de kwantumtoestand van twee ver uiteenliggende deeltjes zijn gekoppeld (verstrengeld). De camera maakt dus een foto van iets dat ie niet kan waarnemen.

Op papier staat het er heel simpel. Onderzoekers van de universiteit van Wenen rond Anton Zeilinger produceren paren verstrengelde fotonen (‘lichtdeeltjes’). Een van het tweetal werd naar het te ‘fotograferen’ object geleid, het andere naar een lichtsensor. Die twee lichtdeeltjes hebben precies dezelfde kwantumtoestand en als die van de een verandert, ‘voelt’ het andere deeltje dat, al zijn ze duizenden kilometers van elkaar verwijderd (vandoor ook de term (kwantum)teleportatie). Onbegrijpelijk, maar gelukkig hoeven we ons niet te schamen, want ook de grote Einstein had er moeite mee. Griezelige wisselwerking (spukhafte Fernwirkung) noemde hij de verstrengeling. Door de interactie van de verstrengelde deeltjes ontstond er op de lichtsensor een beeld van het te ‘fotograferen’ object (een kat, een beest dat beroemd is geworden door Erwin Schrödinger). “Zoiets is nog nooit gedaan”, zegt medeonderzoeksters Gabriela Barreto Lemos. “Bij alle eerdere proeven werden de fotonen gedetecteerd die op het object gestoten waren. Bij ons experiment was er zo’n verbinding niet.”
De verstrengelde fotonparen werden ‘opgewekt’ met een laser die op een speciaal kristal was gericht. In het kristal werd het foton opgesplitst in twee verstrengelde fotonen. De fotonen in zo’n paar hoeven niet noodzakelijkerwijs dezelfde golflengte te hebben. In het Weense experiment had het ene foton een golflengte in het infrarood en het andere in het zichtbare licht. Dat schijnt de truc van de proef zijn. Lemos: “Eerst wilden we het fenomeen verstrengeling beter begrijpen, maar later bedachten we ook toepassingen.” Daarvoor zouden ze infraroodcamera’s met een hoge resolutie voor nodig hebben, maar dat is een probleem. “Camera’s voor zwak infraroodlicht zijn er vrijwel niet, wel voor sterke. Door die golflengtetruc los je dat probleem op. Het object werd met infrarood belicht, de sensor met de energiekere fotonen uit het zichtbare spectrum. Daardoor kon een simpele lichtsensor gebruikt worden die ook in digitale camera’s zit.
Een toepassing waaraan de onderzoekers denken is de bestudering van chips. Het daarvoor gebruikte silicium laat geen zichtbaar licht door, maar wel infrarood. Dankzij verstrengeling zou het innerlijk van een siliciumschip kunnen worden ontrafeld. Ik denk overigens dat dat niet een serieus voorstel van de onderzoekers is, maar je kunt nooit weten. Toen de eerste lasers gemaakt werden had men ook geen idee wat men daar nu mee aan moest. Nu wel: verstrengelde fotonenparen maken, bijvoorbeeld.  Hoe dan ook, de onderzoekers hebben hun methode voor oktrooiering aangemeld.

Bron: der Spiegel